Confined dynamics, side-chain crystallization and long term behavior of nanophase separated poly(3-alkyl thiophenes)

Abstract

Lange Alkylgruppen werden in vielen funktionellen Polymeren benutzt, um deren Eigenschaften zu verbessern. Die Methylensequenzen zeigen dabei meist eine starke Tendenz sich in kleinen Alkylnanodomänen, die entweder komplett amorph oder teilkristallin sein können, zusammen zu lagern. Basierend auf einem Vergleich regio-regulärer und regio-irregulärer Poly(3-alkyl thiophene) (P3ATs) mit unterschiedlicher Seitenkettenlänge als Modelsystem wurde der Einfluss von Hauptkettenpackung, Domänengröße und Dichte auf die Eigenschaften selbstorganisierter Alkylnanodomänen untersucht. Die Relaxationsspektren zeigen eine vergleichbare Dynamik der CH2 –Gruppen, obwohl die Thiophen-Hauptketten in regio-regulären P3ATs kristallin und in regio-irregulären P3ATs amorph sind. Die systematische Abhängigkeit der kooperativen Dynamik der CH2 -Gruppen von der Alkylnanodomänengröße ohne signifikante Änderung des mittleren Volumens pro CH2-Gruppe unterstreicht die Bedeutung geometrischer Einschränkungen. Eine Konkurrenz von Haupt- und Seitenketten-Kristallisation, die für das Langzeitverhalten bedeutsam ist, wird diskutiert und muss beachtet werden, wenn höhere P3ATs für opto-elektronische Anwendungen optimiert werden.