CN114752290A - 超疏水性电荷传输层溶液、制备方法及其感光鼓 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了超疏水性电荷传输层溶液、制备方法及其感光鼓，其中，超疏水性电荷传输层溶液包括混合电荷传输涂料和疏水配方，所述电荷传输涂料和疏水配方根据质量比为50∶1‑10000∶1的比例混合配制。本方案中的超疏水性电荷传输层溶液成膜后形成的电荷传输层表面形态具有一种微纳米孔径的凹凸结构，能够吸附空气进而在感光鼓的表面生成一层稳定的气体阻隔膜、使界面处于疏水状态，同时达到自清洁的效果，防止感光鼓表面因静电吸附杂质而影响打印效果。
Description
技术领域
本发明涉及有机光导体加工技术领域，尤其涉及超疏水性电荷传输层溶液、制备方法及其感光鼓。
背景技术
OPC是有机光导体(Organic Photoconductor)的缩写。感光鼓(感光鼓)是将OPC材料涂覆在导电铝筒表面而形成一种光电转换器件，其特点是在黑暗处是绝缘体，能维持一定的静电荷,当一定波长的光照射后，变成导体，通过铝基释放电荷，形成静电潜像，它是激光打印、数码复印的核心部件。
在感光鼓的加工过程中，会进行各种功能涂层的浸镀加工操作，这些功能涂层最终会附着在基材铝管的表面，从而形成完整的感光鼓。但是在现有的加工条件下，由于产品表面特性及静电等因素的影响，大气中的尘埃、飘絮物很容易附着在感光鼓的外表面，从而影响其正常使用。
此外，在雨季或高温高湿环境下、抑或是在产品的海上运输过程中，感光鼓的表面很容易受到水汽的影响和侵蚀，有时甚至会穿透产品表面的镀层、侵蚀至底层基材铝管的表面，严重的还会在形成微电解池、加剧对基材铝管的腐蚀，从而严重影响感光鼓使用时打印输出的样稿质量。
在现有的技术条件下，上述水汽侵蚀现象出现时，若未渗透感光鼓表面的镀层，则可以通过常规的除湿操作进行处理。一旦水汽已经与底层基材铝管的表面发生反应、形成腐斑，那么该感光鼓就只能报废处理。
因此，如何改变感光鼓的表面特性、阻隔水汽的侵蚀渗入，从而延长感光鼓的使用寿命，也就成为了本领域内技术人员所亟待解决的问题。
发明内容
因此，为解决上述问题，本发明提供了超疏水性电荷传输层溶液、制备方法及其感光鼓。
本发明是通过以下技术方案实现的：
超疏水性电荷传输层溶液，包括混合电荷传输涂料和疏水配方，所述电荷传输涂料和疏水配方根据质量比为50∶1-10000∶1的比例混合配制(该比例和实施例中电荷传输涂料和疏水配方的比例不一致)；
所述疏水配方包括按质量百分比计0.1％-10％的疏水材料以及90％-99.9％的修饰剂。
优选的，所述电荷传输涂料包括质量浓度为15％-30％的电荷传输材料以及70％-85％的溶剂；
其中电荷传输材料包括质量份为35份-70份的改性高分子材料、20份-40份的TPD，1份-5份的抗氧剂、0.1份-0.5份的流平剂；
所述溶剂包括二氯甲烷和甲苯，所述二氯甲烷和甲苯的质量比为(45-65):(55-35)。
优选的，所述改性高分子材料为含氟接枝改性的聚酰亚胺树脂、聚碳酸脂、聚酰胺以及聚丙烯腈中的一种或多种的混合。
优选的，所述疏水材料为纳挪修Nanosil 8030纳米二氧化硅分散液、柱状结构阵列的碳纳米管、聚二甲硅氧烷以及无机氧化锌纳米棒中的一种。
优选的，所述修饰剂为十八烷基硫醇和/或十六烷基三甲氧基硅烷。
优选的，所述流平剂为聚二甲基硅氧烷，聚甲基苯基硅氧烷，有机基改性聚硅氧烷的一种或多种混合。
优选的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂氨类抗氧剂硫代抗氧剂合成抗氧剂的一种或多种混合。
超疏水性电荷传输层溶液的配制方法，用于制备如上所述的超疏水性电荷传输层溶液，包括如下步骤：
S1、称取质量浓度为15％-30％的电荷传输材料以及70％-85％的溶剂，一起投入三颈瓶内，在60℃-80℃的温度下混合搅拌4h-8h，配制得到浓度为15％-30％的电荷传输涂料、冷却至室温备用；
S2、称取按质量百分比计0.1％-10％的疏水材料以及80％-99％的修饰剂，一起投入砂磨罐中，在冰水浴循环冷却(冷却温度为-10℃)条件下持续研磨10h-20h，随后通过滤芯过滤后得到疏水配方溶液；
S3、将电荷传输涂料和疏水材料按质量比为50∶1-10000∶1的比例在室温条件下混合搅拌20min-60min，随后通过滤芯过滤后得到超疏水性电荷传输层溶液。
优选的，所述步骤S2中所述滤芯的过滤精度为0.22um，步骤S3中所述滤芯的过滤精度为5um。
感光鼓，包括基体，所述基体由内至外依次覆盖有电荷阻挡层、电荷生成层以及由电荷传输层，其特征在于：所述电荷传输层通过如上所述的超疏水性电荷传输层溶液的制备方法制备的超疏水性电荷传输层溶液浸镀在感光鼓基材表面，涂层厚度为10um-40um，经120°C烘干后制成。
本发明技术方案的有益效果主要体现在：
1、本方案将电荷传输涂料和疏水配方按一定比例混合制成超疏水性电荷传输层溶液，在感光鼓表面涂布该溶液成膜后形成的电荷传输层具有一种微纳米孔径的凹凸结构，这一结构能够吸附空气进而在感光鼓的表面生成一层稳定的气体阻隔膜、使界面处于疏水状态，从而使感光鼓的表面具有更大的表面液/气接触面积及更强的疏水性，提升感光鼓整体的抗水汽侵蚀效果，可以防止感光鼓在运输和存储过程中受到水汽侵蚀，增加感光鼓的使用寿命。
2、通过本方案制备而成的超疏水性电荷传输层溶液制成电荷传输层后其表面形成的气体阻隔膜还能够使感光鼓表面达到自清洁的效果，使感光鼓表面不易受静电影响吸附灰尘和飘絮造成污染，影响打印效果。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特点能够更加清楚、详细地展示，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行解释。该实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
同时声明，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
本发明揭示了超疏水性电荷传输层溶液、制备方法、应用方法以及感光鼓，其中，超疏水性电荷传输层溶液，包括混合电荷传输涂料和疏水配方，所述电荷传输涂料和疏水配方根据质量比为50∶1-10000∶1的比例混合配制，具体地，在本发明中，所述电荷传输涂料和疏水配方的优选质量比为500∶1-1000∶1；
所述电荷传输涂料包括质量浓度为15％-30％的电荷传输材料以及70％-85％的溶剂；
其中电荷传输材料包括质量份为35份-70份的改性高分子材料、20份-40份的TPD，1份-5份的抗氧剂、0.1份-0.5份的流平剂；
具体地，所述流平剂为聚二甲基硅氧烷，聚甲基苯基硅氧烷，有机基改性聚硅氧烷的一种或多种混合，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂氨类抗氧剂硫代抗氧剂合成抗氧剂的一种或多种混合；
具体地，所述溶剂包括二氯甲烷和甲苯，所述二氯甲烷和甲苯的质量比为(45-65):(55-35)。
具体地，所述疏水配方包括按质量百分比计0.1％-10％的疏水材料以及80％-99％的修饰剂。
具体地，所述改性高分子材料为含氟接枝改性的聚酰亚胺树脂、聚碳酸脂、聚酰胺以及聚丙烯腈中的一种或多种的混合，所述疏水材料为纳挪修Nanosil 8030纳米二氧化硅分散液、柱状结构阵列的碳纳米管、聚二甲硅氧烷以及无机氧化锌纳米棒中的一种，所述修饰剂为十八烷基硫醇和/或十六烷基三甲氧基硅烷。
超疏水性电荷传输层溶液的配制方法，用于制备如上所述的超疏水性电荷传输层溶液，包括如下步骤：
S1、称取质量浓度为15％-30％的电荷传输材料以及70％-85％的溶剂；
其中电荷传输材料包括质量份为35份-70份的改性高分子材料、20份-40份的TPD，1份-5份的抗氧剂、0.1份-0.5份的流平剂，具体地，所述改性高分子材料为含氟接枝改性的聚酰亚胺树脂、聚碳酸脂、聚酰胺以及聚丙烯腈中的一种或多种的混合；
具体地，所述溶剂包括二氯甲烷和甲苯，所述二氯甲烷和甲苯的质量比为(45-65):(55-35)；
将上述材料一起投入三颈瓶内，在60℃-80℃的温度下混合搅拌4h-8h，配制得到浓度为20％-25％的电荷传输涂料、冷却至室温备用；
S2、称取按质量百分比计0.1％-10％的疏水材料以及80％-99％的修饰剂，一起投入砂磨罐中，在冰水浴循环冷却(冷却温度为-10℃)条件下持续研磨10h-20h，随后通过过滤精度为0.22um的滤芯过滤后得到疏水配方溶液；
具体地，所述疏水材料为纳挪修Nanosil 8030纳米二氧化硅分散液、柱状结构阵列的碳纳米管、聚二甲硅氧烷以及无机氧化锌纳米棒中的一种；
具体地，所述修饰剂为十八烷基硫醇和/或十六烷基三甲氧基硅烷；
具体地，所述步骤S2中所述滤芯的过滤精度为0.22um，步骤S3中所述滤芯的过滤精度为5um；
S3、将电荷传输涂料和疏水材料按质量比为50∶1-10000∶1的比例在室温条件下混合搅拌20min-60min，随后通过过滤精度为5um的滤芯过滤后得到超疏水性电荷传输层溶液。
根据如上所述的超疏水性电荷传输层溶液的配制方法，通过不同材料配比实现以下实施例和对比例，并对本发明的技术方案作进一步描述说明。
实施例1：
包括如下步骤：
S1、称取30g含氟接枝改性的聚酰亚胺树脂、50g聚碳酸脂、30gTPD、5g抗氧剂、0.4g流平剂、250g二氯甲烷及200g甲苯，一起投入三颈瓶内，在65℃的温度下混合搅拌5h，配制得到浓度为20％的电荷传输涂料、冷却至室温备用；
S2、称取20g纳挪修Nanosil 8030纳米二氧化硅分散液及500g十八烷基硫醇，一起投入砂磨罐中，在冰水浴循环冷却条件下(冷却温度-10℃)持续研磨12h，砂磨罐转速为1000rpm，随后用0.22um的滤芯过滤得到疏水配方；
S3、取1.0g疏水配方加入电荷传输涂料中，室温条件下混合搅拌30min，随后用5um的滤芯过滤得到超疏水性电荷传输层溶液T1。
实施例2：
包括如下步骤：
S1、称取40g含氟接枝改性的聚酰亚胺树脂、40g聚碳酸脂、35gTPD、3.5g抗氧剂、0.25g流平剂、320g二氯甲烷及180g甲苯，一起投入三颈瓶内，在65℃的温度下混合搅拌5h，配制得到浓度为23％的电荷传输涂料、冷却至室温备用；
S2、称取30g纳挪修Nanosil 8030纳米二氧化硅分散液及500g十八烷基硫醇，一起投入砂磨罐中，在冰水浴循环冷却条件下(冷却温度-10℃)持续研磨12h，砂磨罐转速为1000rpm，随后用0.22um的滤芯过滤得到疏水配方；
S3、取1g疏水配方加入电荷传输涂料中，室温条件下混合搅拌30min，随后用5um的滤芯过滤得到超疏水性电荷传输层溶液T2。
实施例3
将实施例1步骤S2中的纳挪修Nanosil 8030纳米二氧化硅分散液替换为同等质量配比的柱状结构阵列的碳纳米管，其余同实施例1，得到超疏水性电荷传输层溶液T3。
实施例4：
将实施例1步骤S2中的十八烷基硫醇替换为同等质量配比的十六烷基三甲氧基硅烷，其余同实施例1，得到超疏水性电荷传输层溶液T4。
实施例5：
将实施例2步骤S2中的纳挪修Nanosil 8030纳米二氧化硅分散液替换为同等质量配比的聚二甲硅氧烷，其余同实施例2，得到超疏水性电荷传输层溶液T5。
实施例6：
将实施例2步骤S2中的纳挪修Nanosil 8030纳米二氧化硅分散液替换为同等质量配比的无机氧化锌纳米棒，其余同实施例2，得到超疏水性电荷传输层溶液T6。
实施例7：
在步骤S3中，取0.5g疏水配方加入电荷传输涂料中进行搅拌和过滤，其余步骤与实施例1相同，得到对照的电荷传输涂料T7。
对比例1
包括如下步骤：
S1、称取40g含氟接枝改性的聚酰亚胺树脂、40g聚碳酸脂、35gTPD、3.5g抗氧剂、0.25g流平剂、320g二氯甲烷及180g甲苯，一起投入三颈瓶内，在65℃的温度下混合搅拌5h，配制得到浓度为23％的电荷传输涂料T8。
具体地，为测试本方案中的超疏水性电荷传输层溶液在应用过程中的疏水性能，将根据上述实施例和对比例制成的溶液T1-T8在相同涂层厚度20um的条件下，浸镀在基材铝管表面，经120℃烘干后，放置于35℃以上，湿度85％以上的环境箱中放置7天，观察镀层表面凝水情况，以及是否穿透基材铝管表面,测试数据如下:
上述实验中，当空气中的水汽浸透至感光鼓铝管基材表面的涂层内部时，会在铝管基材表面产生黑点，同一空气湿度和温度环境下，铝管基材表面的黑点数量越多，说明铝管基材表面涂布的涂层的疏水性能越差。
由上述实验可知，对比例1与实施例2相比，未添加疏水配方，因此根据对比例1所制备的感光鼓的电荷传输层的疏水性能较差，同时，根据本发明各实施例中所制备的超疏水性电荷传输层溶液表面形成的气体阻隔膜还能够使感光鼓表面达到自清洁的效果，使感光鼓表面不易受静电影响吸附灰尘和飘絮造成污染，影响打印效果。
感光鼓，包括基体，所述基体由内至外依次覆盖有电荷阻挡层、电荷生成层和电荷传输层，所述电荷传输层所述电荷传输层通过如上所述的超疏水性电荷传输层溶液的制备方法制备的超疏水性电荷传输层溶液浸镀在感光鼓基材表面，涂层厚度为10um-40um，经120°C烘干后制成。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.超疏水性电荷传输层溶液，其特征在于：包括混合电荷传输涂料和疏水配方，所述电荷传输涂料和疏水配方根据质量比为50∶1-10000∶1的比例混合配制；
所述疏水配方包括按质量百分比计0.1%-10%的疏水材料以及90%-99.9%的修饰剂。
2.根据权利要求1所述的超疏水性电荷传输层溶液，其特征在于：所述电荷传输涂料包括质量浓度为15%-30%的电荷传输材料以及70%-85%的溶剂；
其中电荷传输材料包括质量份为35份-70份的改性高分子材料、20份-40份的TPD，1份-5份的抗氧剂、0.1份-0.5份的流平剂；
所述溶剂包括二氯甲烷和甲苯，所述二氯甲烷和甲苯的质量比为（45-65）:（55-35）。
3.根据权利要求2所述的超疏水性电荷传输层溶液，其特征在于：所述改性高分子材料为含氟接枝改性的聚酰亚胺树脂、聚碳酸脂、聚酰胺以及聚丙烯腈中的一种或多种的混合。
4.根据权利要求1所述的超疏水性电荷传输层溶液，其特征在于：所述疏水材料为纳挪修Nanosil 8030纳米二氧化硅分散液、柱状结构阵列的碳纳米管、聚二甲硅氧烷以及无机氧化锌纳米棒中的一种。
5.根据权利要求1所述的超疏水性电荷传输层溶液，其特征在于：所述修饰剂为十八烷基硫醇和/或十六烷基三甲氧基硅烷。
6.根据权利要求2所述的超疏水性电荷传输层溶液，其特征在于：所述流平剂为聚二甲基硅氧烷，聚甲基苯基硅氧烷，有机基改性聚硅氧烷的一种或多种混合。
7.根据权利要求2所述的超疏水性电荷传输层溶液，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂 氨类抗氧剂 硫代抗氧剂合成抗氧剂的一种或多种混合。
8.超疏水性电荷传输层溶液的配制方法，用于制备如权利要求1-7任一所述的超疏水性电荷传输层溶液，其特征在于，包括如下步骤：
S1、称取质量浓度为15%-30%的电荷传输材料以及70%-85%的溶剂，一起投入三颈瓶内，在60℃-80℃的温度下混合搅拌4h-8h，配制得到浓度为15%-30%的电荷传输涂料、冷却至室温备用；
S2、称取按质量百分比计0.1%-10%的疏水材料以及80%-99%的修饰剂，一起投入砂磨罐中，在冰水浴循环冷却（冷却温度为-10°C）条件下持续研磨10h-20h，随后通过滤芯过滤后得到疏水配方溶液；
S3、将电荷传输涂料和疏水材料按质量比为50∶1-10000∶1的比例在室温条件下混合搅拌20min-60min，随后通过滤芯过滤后得到超疏水性电荷传输层溶液。
9.根据权利要求8所述的超疏水性电荷传输层溶液的配制方法，其特征在于：所述步骤S2中所述滤芯的过滤精度为0.22um，步骤S3中所述滤芯的过滤精度为5um。
10.感光鼓，包括基体，所述基体由内至外依次覆盖有电荷阻挡层、电荷生成层以及由电荷传输层，其特征在于：所述电荷传输层通过如权利要求9所述的超疏水性电荷传输层溶液的制备方法制备的超疏水性电荷传输层溶液浸镀在感光鼓基材表面，涂层厚度为10um-40um，经120°C烘干后制成。
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