Síntese e caracterização de copolímeros conjugados contendo fluoreno para aplicações em dispositivos eletro - ópticos

Abstract

Resumo: O presente trabalho reporta a síntese e caracterização de sete estruturas poliméricas eletroluminescentes completamente conjugadas, obtidas por policondensação via acoplamento Suzuki. Numa primeira etapa, executada no Laboratório de Polímeros Paulo Scarpa – LaPPS, foram sintetizadas três estruturas completamente conjugadas, com o intuito de investigar a variação das propriedades físicas e elétricas geradas pela inserção de um grupamento de forte eletroafinidade na cadeia polimérica. Foram elas: um homopolímero contendo somente unidades fluoreno na cadeia polimérica (PDHF) e dois copolímeros alternados, um contendo benzeno entre unidades de fluoreno (PDHFPP), e o outro, tetrafluorobenzeno (PDHF-TB). Foi constatado que a presença dos átomos de flúor, nos grupamentos tetrafluorobenzil da cadeia polimérica, aumentou o desempenho do polímero como camada emissora, quanto às suas propriedades físicas e elétricas. Numa segunda etapa, executada durante o período de estágio de doutorado na Universidade do Tennessee, foram sintetizadas quatro estruturas completamente conjugadas contendo, estatisticamente ligadas às unidades fluoreno, unidades bipiridina e tiofeno (PDHFTBipi e derivados). Essa etapa teve por objetivo investigar a influência nas características emissivas dos polímeros, ocasionada pela introdução sistemática de um composto de coordenação contendo platina, ligado coordenadamente a 10, 50 e 100% das unidades bipiridina presentes na cadeia polimérica principal. Foi observado, que a presença do composto de coordenação, embora tenha sido responsável pelo aumento do desempenho dos polímeros, diminuindo a voltagem mínima para o início da injeção de cargas e aumentando a densidade de corrente máxima suportada pelos polímeros, resultou na formação de novas espécies agregadas, responsáveis pelo significativo deslocamento do pico de emissão das amostras para regiões de menor energia, e de sítios de extinção de éxcitons radiativos, diminuindo a intensidade de emissão luminosa. Os resultados parciais dessa tese foram publicados em: "Novel fluorine containing polyfluorenes with efficient blue electroluminescence." Polymer 45 (2004): 7071-7081. "Langmuir and Langmuir-Blodgett Films of Polyfluorenes and Their Use in Polymer Light-Emitting Diodes." Journal of Polymer Research – no prelo O procedimento de obtenção, bem como a estrutura química do PDHF-TB resultaram no requerimento de uma patente nacional:"Síntese de polímero emissor contendo flúor." Patente requerida nº PIO305115-3 – 2003.

Abstract: This work reports the synthesis and characterization of two series of conjugated electroluminescent polymer structures. The three materials prepared in the first series were based in a dialkylfuorene homopolymer modified by alternated copolymerization with benzene and tetrafluorobenzene. The four structures belonging to the second series contained a main polymer structure randomly copolymerized with thiophene and bipyridil groups between each fluorene unit, further modified by the systematic introduction of a platinum coordination compound. It was shown that the copolymerization of fluorene with highly electronegative groups as fluorine improves the thermal and oxidative properties, and also those related with the electroluminescent performance, as charge injection, luminescence and turn on voltage. On the other hand, the systematic addition of a platinum compound in the polymer chain, although improving the charge injection and turn on voltages of the diode, brought about interchain interactions, resulting in the formation of associated species lowering light emission efficiency.