CN1165154A - 生产聚硅氧烷电荷迁移材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通过以实用浓度将电荷迁移物质均匀地溶于聚硅氧烷树脂中生产具有电荷迁移性能的聚硅氧烷树脂的方法。溶于聚硅氧烷树脂中的电荷迁移物质是芳族取代的叔胺,该叔胺已通过用含甲硅烷基的烃基取代一个或多个芳基进行改性,所述甲硅烷基具有可水解的取代基。
Description
本发明涉及用于电照相设备一类的聚硅氧烷电荷迁移材料的生产方法。该材料通过混合电荷迁移物质与聚硅氧烷树脂而制备。
用于电照相的有机光电导体必须不仅具有电照相方法所需的电和光学特性,而且具有电荷负载过程所需的耐久性和在显影和像转印操作后从有机光电导体中除去有机调色剂过程所需的耐磨性。考虑到生产能力和环境保护,用于电照相的有机光电导体最近发展趋势是使用更合适的有机化合物。有机光电导体的生产方法是:将具有电荷迁移性能的有机化合物分散或溶于丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂或类似树脂中,然后在电荷产生层内形成树脂层,或形成其中还分散有电荷产生物质的树脂层。
除了仅将电荷产生层中产生的电荷从该层迁移至有机光电导体表面外,用于电照相方法中的电荷迁移层还应具有适当的电和机械性能。需要电荷迁移层的树脂耐电晕放电并具有与调色剂显影、像传印和清洁相匹配的其它性能。树脂和分散的电荷迁移化合物应具有工业生产所需的多种其它特性如成膜性等。然而并非所有现有的有机光电导体都满足这些要求。
为试图解决这些问题,硅氧烷材料因其具有对电晕放电的稳定性和低表面能持性,已经支持了前面的某些考虑。因此,在日本专利公开(特开)61-132954中通过使用硅油添加剂和在(特开)4-324454中通过使用硅氧烷树脂粉试图改进所述有机光电导体的表面特性。通过使用聚碳酸酯与附加的交联硅氧烷树脂、硅氧烷改性的聚氨酯和硅氧烷改性的聚酯的嵌段共聚物对有关保护有机光电导体表面的材料也进行了研究。
由于聚硅氧烷树脂与其它树脂不能充分相容,因此与其它树脂简单混合导致相分离并常常导致组分在混合树脂的表面渗出。这些性能可用嵌段共聚物改进。然而正如由聚合物化学已知的,由基本上不相容树脂构成的嵌段共聚物具有相分离结构。此外,由于聚硅氧烷树脂一般是电中性的且不活泼,同时由于当单独使用时不具有电荷迁移性能,因此将电荷迁移化合物加入树脂中获得这些功能。然而,聚硅氧烷树脂一般为不易于分散和均匀地溶于其它化合物的低分子量聚合物。
本发明目的在于提供一种通过将使聚硅氧烷树脂具有电荷迁移功能的电荷迁移化合物以合适的浓度均匀地溶于聚硅氧烷树脂中生产具有电荷迁移性能的聚硅氧烷树脂的方法。
本发明涉及一种生产具有电荷迁移性能的聚硅氧烷材料的方法,该方法包括:
将电离势在4.5至6.2eV范围内并用如下式表示的电荷迁移物质和可固化聚硅氧烷树脂溶于基本上无水的有机溶剂中:
A-[R1SiR2 3-nQn]p其中A表示由电离势为4.5至6.2eV的电荷迁移化合物衍生的有机基团,它是具有多个芳基的芳族取代的叔胺,其中至少一个芳烃基团与R1键合,R1为1至18个碳原子的亚烷基;R2为具有1至15个碳原子的单价烃基或卤素取代的单价烃基;Q为可水解的基团;n为1至3的整数;p为1至3的整数,并且可固化聚硅氧烷树脂的单价烃基与硅原子的比例范围为0.5至1.5;
将电荷迁移物质与可固化的聚硅氧烷树脂混合形成其混合物;
和使该混合物固化。
本发明提供一种由聚硅氧烷材料制备的有机光电导层,所述层具有高的表面硬度、低的表面张力和优良的耐周围环境性(甚至对于电晕放电也是稳定的)。更具体地,本发明提供一种聚硅氧烷电荷迁移材料。这种材料可用于例如生产涂有有机光电导体层的鼓。由上述材料制备的有机光电导涂层具有改进的耐久性和耐周围环境性。
电荷迁移物质可用如下式表示:
A-[R1SiR2 3-nQn]p其中A表示由电离势为4.5至6.2eV的电荷迁移化合物衍生的有机基团,它是具有多个芳基的芳族取代的叔胺,其中至少一个芳烃基团通过R1基团与具有1至3个由式中的Q表示的可水解基团的甲硅烷基键合。可水解Q基团的例子包括羟基、烷氧基、甲基乙基酮肟基、二乙氨基、乙酰氧基、丙烯氧基、氯等。优选的基团是羟基及甲氧基、乙氧基、丁氧基、丙氧基和具有1至6个碳原子的类似烷氧基。R1是具有1至18个碳原子的亚烷基。R2是具有1至15个碳原子的单价烃基或卤素取代的单价烃基。
通过将电荷迁移物质与基本上无水的有机溶剂中的聚硅氧烷树脂混合,然后将混合物固化,有可能使大量电荷迁移物质均匀地溶于聚硅氧烷树脂中。
用于本发明的电荷迁移物质具有通过烃基与给电子基团键合的有机硅基团。使用烃基将甲硅烷基与芳基键合是优选的,因为在直接键合情况下,芳环的π电子将与硅的d电子具有π-d相互作用。这种相互作用导致起始材料的电离势位移。为避免此问题,使用间隔烃基,这样可使设计有机光电导体更容易。
在硅原子和一个芳环之间引入一个烃基的方法的例子之一是通过氢化硅烷化反应将电荷迁移物质芳环上取代的不饱和脂族基团与具有氢原子和烷氧基作为硅原子取代基的烷氧基硅烷键合。例如,电荷迁移物质具有一个芳基,并可通过与电离势为4.5至6.2eV的芳族取代叔胺的氮原子键合的芳环上取代的乙烯基和具有氢原子的有机硅化合物反应产生。此外,乙烯基可通过芳环上取代的甲基或氢原子的甲酰化,随后醛的Wittig反应导入芳基中。然后进行氢化硅烷化反应。在另一方法中,将芳环中取代的饱和烃基(如甲基)溴甲基化,然后形成锂配合物并使其与卤化烷氧基硅烷反应。电离势在大气压下用光电子分光计(使用购自Riken Keiki Co.的AC-1表面分析仪)测量。
下面是上述某些芳族取代叔胺A的代表性电离势和氧化势。这些电离势和氧化势涉及上面用相应参考标记标记的具体化合物。1A-电离势:5.7eV1B-氧化势:0.78V电离势:5.42eV1C-氧化势:0.81V电离势:5.45eV3A-氧化势:0.84V电离势:5.47eV5A-氧化势:0.57V电离势:5.22eV5B-氧化势:0.75V电离势:5.40eV5C-氧化势:0.76V电离势:5.40eV5D-氧化势:0.86V电离势:5.49eV6A-氧化势:0.76V电离势:5.40eV6B-氧化势:0.79V电离势:5.43eV6C-氧化势:0.75V电离势:5.40eV6D-氧化势:0.77V电离势:5.41eV7A-氧化势:0.80V电离势:5.44eV7B-氧化势:0.79V电离势:5.43eV7C-氧化势:0.88V电离势:5.51eV8A-氧化势:0.76V电离势:5.40eV8B-氧化势:0.74V电离势:5.38eV8C-氧化势:0.77V电离势:5.41eV9A-氧化势:0.63V电离势:5.28eV9B-氧化势:0.62V电离势:5.27eV9C-氧化势:0.58V电离势:5.22eV9D-氧化势:0.59V电离势:5.23eV10A-氧化势:0.80V
电离势:5.44eV10B-氧化势:0.78V
电离势:5.43eV10C-氧化势:0.78V
电离势:5.43eV10D-氧化势:0.76V
电离势:5.41eV11A-氧化势:0.58V
电离势:5.23eV11B-氧化势:0.58V
电离势:5.23eV11C-氧化势:0.63V
电离势:5.28eV11D-氧化势:0.77V
电离势:5.41eV12A-氧化势:0.83V
电离势:5.47eV12B-氧化势:0.83V
电离势:5.47eV12C-氧化势:0.84V
电离势:5.47eV12D-氧化势:0.83V
电离势:5.47eV13A-氧化势:0.83V
电离势:5.47eV13B-氧化势:0.85V
电离势:5.48eV13C-氧化势:0.74V
电离势:5.38eV13D-氧化势:0.80V
电离势:5.44eV14A-氧化势:0.83V
电离势:5.47eV14B-氧化势:0.84V
电离势:5.47eV14C-氧化势:0.72V
电离势:5.36eV14D-氧化势:0.73V
电离势:5.38eV14E-氧化势:0.81V
电离势:5.45eV17A-氧化势:0.78V
电离势:5.43eV17B-氧化势:0.76V
电离势:5.40eV17C-氧化势:0.82V
电离势:5.46eV17D-氧化势:0.82V
电离势:5.45eV18A-氧化势:0.89V
电离势:5.52eV18B-氧化势:0.81V
电离势:5.45eV18C-氧化势:0.84V
电离势:5.47eV18D-氧化势:0.79V
电离势:5.43eV
通过上述有机硅氢化物与所述芳族取代叔胺反应将具有可水解基团的甲硅烷基引入芳族取代的叔胺中的方法(涉及烷氧基甲硅烷基作为具有可水解基团的甲硅烷基代表性实施方案)详述如下。
对于在芳环上哪一位置引入甲硅烷基无特殊限制,甲硅烷基也无需与所有芳环键合。要考虑的决定因素是例如在聚硅氧烷树脂中的溶解度这类因素。
将乙烯基引入氮原子上取代的芳基的方法是甲酰化芳环上取代的甲基或氢原子。然后通过醛产品的Wittig反应引入乙烯基。也可以通过仲胺上的氢原子与带有乙烯基的卤代芳基之间的脱卤化氢反应产生。
与键合于芳族取代叔胺上的乙烯基反应的氢化硅烷化合物是含有氢原子和至少一个可水解取代基如烷氧基的硅化合物。用氢化硅烷化反应将该化合物加到乙烯基上。直接与硅键合的氢是加到乙烯基上的氢化硅烷化反应的不可缺少的组分;另一不可缺少的组分是可水解的基团,如烷氧基。这种烷氧基-OR3的R3根据氢化硅烷化过程中的稳定性和可水解性,依照产品的预定用途选自1至6个碳原子的相对短的碳链,如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基或支链烷基。
式中的n表示Q基团(如硅原子上取代的烷氧基)的个数;当该数目大于1时,化合物的亲水性增加;当存在多个可以缩合的基团时,该化合物还可起到交联剂的作用,因此进行选择时必须考虑因交联导致的聚硅氧烷树脂的硬度和其亲水性。有机基团R2可根据聚硅氧烷树脂中硅原子上的取代基类型、并根据各种目的如在树脂中的溶解性、在氢化硅烷化反应过程中的活性和聚硅氧烷树脂的其它性能调节合适地选取。典型的R2基团包括烷基如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基;芳基如苯基和甲苯基、链烯基如乙烯基和烯丙基;卤代烃基如氯丙基;及由三氟丙基、七氟戊基和九氟己基代表的氟代烃基。若聚硅氧烷中硅上的取代基为甲基,则其溶解度一般在R2为甲基时更好。
可固化聚硅氧烷树脂是主链结构单元由下式表示的聚合物。
R4 jSiO(4-j-k)/2(OR5)k其中R5为氢原子或具有1至4个碳原子的烷基,R4为具有1至18个碳原子的直链或支链饱和烃基,j为0.5至1.5之间的数值,k为使OR5基团在支化或线性聚硅氧烷中的含量0.01至10wt%的数值。
为提供机械特性如耐磨蚀性,建议每个硅原子的单价烃基的取代数值j为0.5至1.5。若数值j小于1,则结构将接近于玻璃,若j小于0.5,则难以成膜。当j超过1时,趋势是相反的,j等于2时形成聚二甲基硅氧烷。当j值超过1.5时,橡胶性能开始占优势,而机械强度下降。与硅原子直接键合的单价烃基R4可以为具有1至18个碳原子的直链或支链饱和烃基,如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、2-乙基己基、十二烷基、十八烷基等,链烯基如乙烯基、烯丙基等,芳基如苯基、甲苯基,卤代烃基如三氟丙基、七氟戊基、九氟己基或类似氟代烃基,以及氯甲基、氯乙基或类似的卤素取代饱和烃基。直接与硅原子键合的单价烃基不必是同类型的基团。这些基团可任意地选取以改进树脂性能,如在溶剂中的溶解性等。例如已经知道同时具有甲基和苯基的体系与只具有甲基的有机化合物相比,提供更好的亲合性。
在本发明中,OR5基团中的R5可以是氢原子、甲基、乙基、丙基、丁基或类似的低级烷基。当R5是烷基时,增加烷基的大小会降低其可水解性,但进一步提高了稳定性。具体的OR5基团应根据所需的特性选取。优选k值使树脂含有0.01至10wt%,更优选0.1至4.0wt%的OR5基团。当超过此范围时,聚硅氧烷树脂损失贮存稳定性,而当k值低于推荐值低限时,聚硅氧烷树脂在成膜过程中不能充分固化。
将交联剂加入树脂组合物中确保树脂结构的交联。对于交联剂无特殊限制,只要它是具有两个或多个与硅原子键合的可水解基团的有机硅化合物即可。这些可水解基团由羟基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、甲基乙基酮肟基、二乙氨基、乙酰氧基和丙基氧基表示。对于可与硅原子键合的除可水解基团以外的取代基无特殊限制,只要它们是单价烃即可。对于固化树脂用催化剂不总是必须的,但不排除使用固化常规硅氧烷树脂所用的固化催化剂。考虑到固化温度和固化所需的时间,此催化剂可选自二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二辛酸二丁基锡或类似的有机酸烷基锡盐,和钛酸丁酯或类似钛酸酯。
本发明聚硅氧烷树脂的生产方法公开于日本专利公告26-2696和28-297中。聚硅氧烷聚合物的另一些合成方法由Walter Noll公开于“Chemistry and Technology of Silicones”,Academic Press,Inc.,1968,P.191中。例如可通过将每个硅原子的单价烃基取代数值j在0.5至1.5范围内的合适烷氧基硅烷或卤代硅烷溶于无水的有机溶剂中,然后在酸或碱存在下经水解和缩合进行聚合,随后除去溶剂来进行合成。聚硅氧烷树脂可溶于有机溶剂如甲苯、二甲苯或类似芳烃、环己烷、己烷、或类似脂族烃或卤代烃中。
建议在具有电荷迁移性能的最终固化聚硅氧烷材料中,电荷迁移物质在每100重量份的聚硅氧烷树脂中的存在量为20至200重量份。若用量低于20重量份,则材料不具有足够的电荷迁移性能。敏感性会降低。若用量超过200重量份,则将损害机械性能。因此,优选范围为30至150重量份。树脂以5至80wt%的量溶于溶剂中是更好的。具体的浓度应根据目的和材料的具体用途选取。
电荷迁移物质和聚硅氧烷树脂可通过都溶于溶剂中,然后将这些组分通过已知方法进行机械混合而混合。适合于混合方法的溶剂包括基本上无水的任何有机溶剂。在本申请中,术语“基本上无水”是指该溶剂充分无水,这样当电荷迁移物质溶于溶剂中时,不会水解和缩合形成与聚硅氧烷树脂分离的聚合物。选用的溶剂还应不影响有机光导体结构中使用的其它材料。建议在无水惰性气体中在不升高温度下进行混合。若在加热下进行混合,则应进行冷却以限制树脂在混合过程中交联。
未固化的树脂可通过用常规方法加浸涂、喷涂、旋涂等将溶解的物质涂于基材上的方式进行涂布。涂料涂布后,将涂层加热至接近溶剂沸点的温度,由此除去残余溶剂,然后通过在温度从室温至150℃范围内使涂层固化形成具有电荷迁移性能的聚硅氧烷涂膜。在上述范围内混合各组分,通过该方法制得的涂膜是透明的,无肉眼观察到的电荷迁移物质附聚物,并且厚度可从几微米至数十微米。若掺混未改性的电荷迁移物质,则其加入量即使仅几重量份,也会造成与电荷迁移物质分离和沉淀、涂膜发白和透明度损失相关的问题。与电荷迁移物质中硅键合的可水解基团可能不起到改进与聚硅氧烷树脂的亲合性的重要作用,而是通过因在固化过程中缩合,与聚硅氧烷树脂中的烷氧基或残余硅烷醇基团进行相互作用,由此在树脂中固化部分或合适量而改进溶解性。
合成实施例1合成4-(N,N-二苯基氨基)苯甲醛
将101.4g三苯基胺和35.5mL DMF放入三颈烧瓶中,并同时在冰水中冷却搅拌下将84.4mL磷酰氯滴加入烧瓶中;将反应混合物在95℃下保持5小时。然后将其倒入4L热水中并搅拌1小时。收集沉淀物并用乙醇/水的1∶1混合物洗涤,即得4-(N,N-二苯基氨基)苯甲醛。产量为91.5g(81.0%)。合成4-乙烯基三苯胺
将4.6g氢化钠和700mL 1,2-二甲氧基乙烷放入三颈烧瓶中,并同时于室温下搅拌加入130.8g溴化四甲基鏻。加入一滴无水乙醇后,将混合物在70℃下搅拌4小时,然后加入100g 4-(N,N-二苯基氨基)苯甲醛;将混合物在70℃保持5小时。将溶液过滤,并用水洗涤沉淀物的乙醚提取物和过滤液。然后将乙醚溶液用氯化钙干燥,除去乙醚后即得粗产物。将此粗产物用乙醇重结晶,得到柠檬黄色针状乙烯基三苯胺。产量83.4g(84.0%)。合成4-[2-(三乙氧基甲硅烷基)乙基]三苯胺。
将40mL甲苯、9.9g(60mmol)三乙氧基硅烷和在甲苯溶液中的0.018mmol三(四甲基二乙烯基二硅氧烷)铂(0)配合物放入三颈烧瓶中,同时在室温下搅拌,加入8.2g 4-乙烯基三苯胺的甲苯溶液20mL。加料结束后,将混合物在70℃下搅拌3小时,然后在减压除去溶剂。结果,制得柠檬黄色油状物4-[2-(三乙氧基甲硅烷基)乙基]三苯胺。得到量为12.1g(91.7%)。合成实施例2合成4-[2-(甲基二乙氧基甲硅烷基)乙基]三苯胺
将40mL甲苯、8.1g甲基二乙氧基硅烷和在甲苯溶液中的0.018mmol三(四甲基二乙烯基二硅氧烷)铂(0)配合物放入三颈烧瓶中,同时在室温下搅拌,加入8.2g 4-乙烯基三苯胺的甲苯溶液20mL。加料结束后,将混合物在7 0℃下搅拌3小时,然后在减压下除去溶剂。结果,制得柠檬黄色油状物4-[2-(甲基二乙氧基甲硅烷基)乙基]三苯胺。得到量为11.2g(91.4%)。合成实施例3合成三(4-甲酰基苯基)胺
将50.7g三苯胺和53.3mL DMF放入三颈烧瓶中,同时在冰水中冷却搅拌,加入126.6mL磷酰氯。加料结束后,将混合物在95℃下搅拌5小时。然后倒入5L热水中并搅拌1小时。经过滤收集沉淀物并用乙醇/水1∶1溶液洗涤,结果制得65.3g(95.9%)三(4-甲酰基苯基)胺。合成三(4-乙烯基苯基)胺
将14.6g氢化钠和700mL 1,2-二甲氧基乙烷放入三颈烧瓶中,并在室温下搅拌,加入130.8g溴化四甲基鏻。然后加入一滴无水乙醇,将混合物在70℃下搅拌4小时,接着加入40.2g三(4-甲酰基苯基)胺,使反应在70℃下继续进行5小时。将反应混合物过滤,将滤饼用乙醇抽提,与滤液合并后,用水洗涤。将乙醚溶液在氯化钙上干燥,除去乙醚即得粗产物。将此产物在乙醇中重结晶二次。结果,制得柠檬黄色针状固体三(4-乙烯基苯基)胺。获得量为38.4g(97.3%)。合成4,4′,4"-三[2-(三乙氧基甲硅烷基)乙基]三苯胺。
将40mL甲苯、9.9g(60mmol)三乙氧基硅烷和在甲苯溶液中的0.018mmol三(四甲基二乙烯基二硅氧烷)铂(0)配合物放入三颈烧瓶中,同时在室温下搅拌,加入3.3g(13mmol)三(4-乙烯基苯基)胺的甲苯溶液20mL。加料结束后,将混合物在70℃搅拌3小时,然后在减压下除去溶剂。结果制得7.8g(80.6%)柠檬黄色油状物4,4’,4” -三[2-(三乙氧基甲硅烷基)乙基]三苯胺。合成实施例4合成N,N-双(3,4-二甲基苯基)氨基苯
在搅拌下将38.5g(166mmol)4-碘代邻二甲苯、22.9g(166mmol)无水碳酸钾和7.0g铜粉加入20mL硝基苯中,并回流8小时。将混合物冷却后过滤,并取出滤液。将所得反应混合物通过硅胶柱,制得N,N-双(3,4-二甲基苯基)氨基苯。获得量为15.7g(产率69%)。合成4-[N,N-双(3,4-二甲基苯基)氨基]苯甲醛
将12.6g N,N-双(3,4-二甲基苯基)氨基苯和35.5mL DMF放入三颈烧瓶中,然后在搅拌下滴加84.4mL磷酰氯。加料结束后,混合物在95℃搅拌5小时。将反应混合物例入4L热水中,并将混合物搅拌1小时。过滤分离沉淀物并用1∶1乙醇/水溶液洗涤。结果制得107.6g(79.0%)4-[N,N-双(3,4-二甲基苯基)氨基]苯甲醛。合成4-[N,N-双(3,4-二甲基苯基)]氨基苯乙烯。
将12.1g氢化钠和580mL 1,2-二甲氧基乙烷放入三颈烧瓶中,同时于室温下搅拌,加入108.5g溴化四甲基鏻。加入一滴无水乙醇后,将混合物在70℃搅拌4小时。将100.0g 4-[N,N-双(3,4-二甲基苯基)氨基)苯甲醛加入混合物中,并将此混合物在70℃下搅拌5小时。将反应混合物过滤,并用乙醚抽提滤饼,与滤液合并后,用水洗涤。接着,将乙醚溶液在氯化钙上干燥,并除去乙醚,制得粗产物。将此粗产物在乙醇重结晶两次,得到84.5g(85.0%)针状4-[N,N-双(3,4-二甲基苯基)氨基]苯乙烯。合成4-[N,N-双(3,4-二甲基苯基)氨基]-[2-(三乙氧基甲硅烷基)乙基]苯
将40mL甲苯、6.0g三乙氧基硅烷和在甲苯溶液中的0.54mmol三(四甲基二乙烯基二硅氧烷)铂(0)配合物放入三颈烧瓶中,同时在室温下搅拌,加入9.9g 4-[N,N-双(3,4-二甲基苯基)氨基]苯乙烯的甲苯溶液20mL。加料结束后,将混合物在70℃下搅拌3小时,然后将溶剂在减压除去,得到柠檬黄色油状物4-[N,N-双(3,4-二甲基苯基)氨基]-[2-(三乙氧基甲硅烷基)乙基]苯。其量为13.4g(90.1%)。合成实施例5合成4-溴三苯基胺
将8.0g(45mmol)N-溴代琥珀酰亚胺和10.0g(41mmol)三苯胺放入200mL三颈烧瓶中,然后加入150mLN,N-二甲基甲酰胺。将此混合物在室温下搅拌过夜。除去N,N-二甲基甲酰胺,并将所得的固体用四氯化碳抽提。除去溶剂,将此粗产物在乙醇中重结晶2次。结果得到8.2g(61.7%)4-溴三苯胺白色固体。合成4-(N,N-二苯基氨基)烯丙基苯
将1.0g(40mmol)镁金属放入氮气气氛下的300mL四颈烧瓶中。加入100mL乙醚,并开动搅拌。然后将8.6g(27mmol)4-溴三苯基胺的乙醚溶液30mL慢慢滴加入混合物中。加入3mL后开始慢慢回流。在回流过程中,连续加入乙醚溶液。加料结束后,再回流1小时。将格利雅试剂溶液至室温,然后与慢慢加入的2.1g(27mmol)烯丙基氯的40mL乙醚溶液合并。加料结束后,使混合物回流2小时完成反应。然后加入50mL冰冷水,并进行水解。萃取乙醚层,用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤一次并用水洗涤两次。然后将此乙醚溶液在无水硫酸钠上干燥,除去乙醚后,制得4.9g(63.2%)4-(N,N-二苯基氨基)烯丙基苯白色固体。合成4-[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]三苯基胺
将40mL甲苯、6.0g(37mol)三乙氧基硅烷和在甲苯溶液中的0.54mmol三(四甲基二乙烯基二硅氧烷)铂(0)配合物放入三颈烧瓶中。在室温下搅拌加入9.7g(34mmol)4-(N,N-二苯基氨基)烯丙基苯的甲苯溶液20mL。加料结束后,将混合物在70℃下搅拌3小时;在减压下除去溶剂。制得10.7g(70.l%)柠檬黄色油状物4-[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]三苯胺。合成实施例6合成4-甲基三苯基胺
将4.5g(27mmol)二苯基胺、11.0g(51mmol)对碘代甲苯、5.5g(40mmol)无水碳酸钾和1.1g铜屑加入30mL邻二氯苯中,并将混合物在搅拌下回流7小时,反应完成后,将溶液过滤,并用3至5%硫代硫酸钠水溶液,接着用饱和盐水洗涤滤液。将有机层用无水硫酸钠干燥后,除去溶剂。将粗产物在乙醇中重结晶,由此制得5.7g(81.4%)4-甲基三苯基胺。合成4-溴甲基三苯基胺
将6.9g(39mmol)N-溴代琥珀酰亚胺和9.1g(35mmol)4-甲基三苯基胺放入300mL三颈烧瓶中,然后加入100mL四氯化碳。将反应混合物搅拌过夜。反应完成后,将溶液冷却并过滤。除去溶剂。将粗产物在乙醇中重结晶。由此制得10.8g(91.2%)4-溴甲基三苯胺。合成4-(N,N-二苯基氨基)苯基-1-丁烯
将1.0g(40mmol)金属镁在氮气气氛下加入200mL四颈烧瓶中。加入100mL乙醚并搅拌之。然后将9.1g(27mmol)4-溴甲基三苯胺的乙醚溶液20mL加入搅拌的混合物中。在回流过程中继续加入乙醚溶液。加料结束后,再回流1小时。将此格利雅试剂溶液冷至室温,然后与慢慢加入的2.1g(27mmol) 烯丙基氯的乙醚溶液20mL混合。加料结束后,使混合物回流2小时以完成反应。然后加入50mL冰冷水,并进行水解。萃取乙醚层,用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤一次并用水洗涤两次。然后将产品在无水硫酸钠上干燥,除去乙醚后,制得5.5g(66.7%)4-(N,N-二苯基氨基)苯基-1-丁烯白色固体。合成4-[4-(三乙氧基甲硅烷基)丁基]三苯胺。
将40mL甲苯、9.9g(60mmol)三乙氧基硅烷和在甲苯溶液中的0.018mmol三(四甲基二乙烯基二硅氧烷)铂(0)配合物放入三颈烧瓶中,并在室温下搅拌,滴加16.7g(54.7mmol)4-(N,N-二苯基氨基)苯基-1-丁烯的甲苯溶液20ml。加料结束后,将混合物在70℃下搅拌3小时。然后在减压下除去溶剂。制得13.9g(83.2%)柠檬黄色油状物4-[4-(三乙氧基甲硅烷基)丁基]三苯胺。实用例1
将由80mol%甲基硅氧烷单元和20mol%二甲基硅氧烷单元组成的10g聚硅氧烷树脂(聚硅氧烷树脂中与硅原子相连的OH基团量为2wt%)在4A分子筛上干燥至含水量低于50ppm。将该树脂溶于10g甲苯中,甲苯中加入有5.3g甲基三(甲氧基)硅烷和0.2g乙酸二丁基锡。将70份合成实施例1中制得的4-[2-三乙氧基甲硅烷基)乙基]-三苯胺与100重量份甲苯溶液中的树脂混合。将此混合物作为涂料涂于玻璃板上。将涂层在140℃下干燥15小时。在显微镜下观察证明形成了均匀薄膜。
将涂料溶液在清洁的5cm×5cm铝板上流延,然后将其在140℃加热15小时并固化。制得12μm厚的薄膜。经电晕放电将1KV负电荷加载到薄膜表面并通过DC电源(Mod.TR6120,Advantest Co.,Ltd.的产品)将1KV电荷施于铝板一面。通过表面电位仪(TREK142000)测量薄膜表面上的电势,预测值为600V。
通过相同方法,用上面制得的涂料溶液在ITO玻璃板上形成薄膜并将金作为反电极涂层通过蒸发施于薄膜上。通过飞行时间(TOF)方法在337nm N2激光辐射于金属电极侧下,测量空穴的漂移迁移率。在室温下迁移率外推值等于7×10-8cm2/Vs。实用例2
按与实用例1相同的方法形成均匀薄膜和检测,但使用由40mol%苯基硅氧烷单元、20mol%二苯基硅氧烷单元、20mol%甲基硅氧烷单元和20mol%二甲基硅氧烷单元组成的12g硅氧烷树脂(聚硅氧烷树脂中与硅原子相连的OH基团的量为0.8wt%)。实用例3
按与实用例1相同的方法,将合成实施例4中制得的60重量份4-[N,N-双(3,4-二甲基苯基)氨基]-[2-(三乙氧基甲硅烷基)乙基]苯加入实用例1使用的甲基聚硅氧烷树脂中,形成均匀透明薄膜。实用例4
按与实用例1相同的方法,将合成实施例2中制得的60重量份4-[2-(甲基二乙氧基甲硅烷基)乙基]-三苯胺加入实用例1使用的甲基聚硅氧烷树脂中形成均匀透明薄膜。实用例5
按与实用例1相同的方法,将合成实施例3中制得的60重量份4,4′,4″-三[2-(三乙氧基甲硅烷基)乙基]-三苯胺加入实用例1使用的甲基聚硅氧烷树脂中形成均匀透明薄膜。实用例6
按与实用例1相同的方法,将合成实施例5中制得的60重量份4-[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]三苯胺加入实用例1使用的甲基聚硅氧烷树脂中形成均匀透明薄膜。实用例7
按与实用例1相同的方法,将合成实施例6中制得的60重量份4-[4-(三乙氧基甲硅烷基)丁基]三苯胺加入实用例1使用的甲基聚硅氧烷树脂中形成均匀透明薄膜。比较例1
在实用例1的树脂溶液中按每100重量份树脂溶解30重量份三苯胺形成薄膜。然后将溶液混合并固化。薄膜呈白色悬浮液形式,同时在显微镜下可观察到三苯胺沉淀物。比较例2
按与合成实施例1相同的方式进行反应,但用6g(60mmol)三甲基硅烷与合成实施例1中制得的4-乙烯基三苯胺反应。结果,制得4-[2-(三甲基甲硅烷基)-乙基]三苯胺。用这种产品按与比较例1相同的方式形成薄膜。此薄膜不透明,并导致4-[2-(三甲基甲硅烷基)乙基]-三苯胺分离。
Claims (8)
1.一种生产具有电荷迁移性能的聚硅氧烷材料的方法,该方法包括:
将如下式表示的电荷迁移物质和可固化聚硅氧烷树脂溶于基本上无水的有机溶剂中:
A-[R1SiR2 3-nQn]p其中A表示由电离势为4.5至6.2eV的电荷迁移化合物衍生的有机基团,它是具有多个芳基的芳族取代的叔胺,其中至少一个芳烃基团与R1键合,R1 为1至18个碳原子的亚烷基;R2为具有1至15个碳原子的单价烃基或卤素取代的单价烃基;Q为可水解的基团;n为1至3的整数;p为1至3的整数,并且可固化聚硅氧烷树脂的单价烃基与硅原子的比例范围为0.5至1.5;
将电荷迁移物质与可固化的聚硅氧烷树脂混合形成其混合物;
和使该混合物固化。
2.权利要求1的方法,其中所述可固化聚硅氧烷树脂平均而言由下式表示:
R4 jSiO(4-j-k)/2(OR5)k其中R4为具有1至18个碳原子的直链或支链单价饱和烃基,R5为氢原子或具有1至4个碳原子的烷基,j为0.5至1.5之间的数值,k是使OR5基团在聚硅氧烷树脂中的含量范围为0.01至10%(重量)的数值。
3.权利要求1的方法,其中将20至200重量份电荷迁移物质与100重量份聚硅氧烷树脂混合。
4.权利要求2的方法,其中将20至200重量份电荷迁移物质与100重量份聚硅氧烷树脂混合。
5.权利要求2的方法,其中Q为具有1至6个碳原子的烷氧基。
6.权利要求5的方法,其中R5为氢原子且聚硅氧烷树脂含有0.1至4%(重量)的与硅原子键合的OH基团。
7.权利要求6的方法,其中将30至150重量份电荷迁移物质与100重量份聚硅氧烷树脂混合。
8.由权利要求1的方法制备的具有电荷迁移性能的聚硅氧烷材料。
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