Poly(3-hexylthiophene) (P3HT) has attracted much interest due to the excellent electrical properties for solar cells and field-effect transistors. Up to date, most studies have focused on block copolymers with a variety of pairs of rod and coil type polymers.
In this study, a new architecture of rod and coil type polymers, in which the rod polymer is grafted from the coil polymer, were synthesized. As a coil part, styrenic random polymers, poly[(4-bromo-3-methylstyrene)-ran-styrene]-g-P3HT [P(BMS-r-S)-g-P3HT] was synthesized via reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization and rod-type P3HT was grafted from the backbone using Grignard metathesis (GRIM) method. RAFT polymerization with a proper choice of chain-transfer agent yielded well-controlled coil polymers and subsequent polycondensation of 3-hexylthiophene was conducted. The bromobenzene part of monomer unit acted as an initiator of GRIM reactions.
The rod-coil type polymers were characterized by NMR, and GPC, and the surface morphology of film was analyzed by AFM.
폴리티오펜은 우수한 전기적 성질로 인한 태양전지, 트랜지스터 등의 응용이 가능하여 많은 관심을 받고 있다. 폴리티오펜과 같은 공액고분자 (conjugated polymers)의 경우 절연성고분자 (insulating polymers)와의 통합으로 기계적 성질이 증가함이 알려져 있다. 최근까지 대부분의 연구는 다양한 막대 타입과 사슬 타입의 고분자의 다양한 조합을 통한 블록공중합체에 집중되어 있다.
이 연구에서 막대타입의 고분자가 사슬 타입의 고분자로부터 그라프트된 새로운 구조의 막대-사슬타입의 고분자가 합성되었다. 사슬 부분으로는 폴리스티렌 계열의 고분자가 가역적 사슬전달 중합을 통하여 합성되었고 막대타입의 폴리티오펜은 연쇄이동중합을 통하여 그라프트 되었다. 가역적 사슬전달 중합을 통하여 잘 정의된 고분자가 합성되고 그로부터 폴리티오펜이 자라는 방법이 진행되었다. 브로모벤젠 부분은 연쇄이동중합의 개시 부분으로 작용한다. 불규칙고분자는 헥산에 녹지 않으나 그라프트된 폴리티오펜에 의해 헥산을 사용한 속실렛 추출 (Soxhlet extraction)에 의해 녹아나온다. 합성된 막대-사슬 타입의 고분자는 핵자기공명분광법, 겔투과크로마토그래피를 통해 확인되었고 표면 성질은 원자힘현미경으로 분석되었다.이렇게 만들어진 고분자의 열적 성질은 열중량분석기 (TGA)와 시차주사열량계 (DSC)를 이용하여 분석하였다. 열중량 분석의 결과 폴리티오펜이 그라프트된 고분자가 폴리티오펜이 없는 반응 전의 불규칙 고분자보다는 열적 안정성이 증가했음을 알 수 있었다.
