CN117055312A - 耐刮擦且耐用的电子照相感光器 - Google Patents

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程昱博
覃诗薇
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Abstract

本发明涉及一种耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其包括一个导电基底；一个设置在导电基底上并能够顺应所述导电基底轮廓的底涂层；一个设置在底涂层上并能够顺应底涂层轮廓的光电导体电荷产生层；以及一个设置在光电导体电荷产生层上的电荷传输层。电荷传输层包括电荷传输材料、粘合剂树脂、含氟树脂和均匀分散在所述粘合剂树脂中的多个多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)颗粒，以及POSS颗粒与至少一个氟化基团和至少两个非氟化基团互连。通过添加1％的POSS颗粒和润滑剂纳米颗粒，使所应用的OPC鼓的使用寿命至少提高了20％。

Description

耐刮擦且耐用的电子照相感光器
相关申请的交叉引用
本申请要求对2022年5月11日提交的美国专利申请案63/340,931及2023年5月10日提交的美国专利申请案18/315,471享有优先权，通过引用将其公开内容并入本文。
技术领域
本发明一般涉及有机光导涂层技术领域。具体地，涉及在电荷传输层和外涂层中使用改性多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)。
背景技术
随着不同种类的个人电子设备的普及，人们对打印机的兴趣也越来越大。特别是电子照相打印机占据了巨大的市场份额。有机光电导体(OPC)是电子照相打印机中的关键部件之一。OPC是一种薄的光电导层，通过曝光在预充电的OPC表面上形成静电潜像。然后将潜像从OPC转移到打印介质(通常是一张纸)上的带电标记颗粒上。带有图案的带电标记颗粒随后将通过涉及彩色调色剂的显影过程固定在打印介质上。
传统的OPC有四层，即导电基板、底涂层、电荷生成层(CGL)和电荷传输层(CTL)。这四层相互重叠，具有均匀的结构、电学和光学特性。打印质量取决于带电标记颗粒的均匀分布。
OPC的表面层，通常是CTL或有时是额外的外涂层，对OPC的耐久性具有重要作用。表面层必须保护OPC免受表面层与电子照相过程中使用的许多其他材料之间的机械、物理化学和电气相互作用所带来的物理影响。确保表面层耐久性的常用方法是增加硬度和润滑性。或者，可以通过减少表面层的表面分数来提高耐久性。
美国专利US 4,792,507A公开了一种在导电基底上具有感光层的电子照相感光构件，其包括含有氟型树脂粉末和氟型接枝聚合物的表面层。美国专利US 8,338,064 B2公开了包含特定有机硅改性聚氨酯的聚碳酸酯树脂组合物及使用它的电子照相感光体。美国专利US 7,838,190B2提供了电子照相感光构件的表面层，其包括具有特定重复结构单元的聚合物和含氟原子的树脂颗粒的聚合物。美国专利US 2021/0124280 A1及美国专利US 11,175,599B2在电子照相感光元件上形成保护层，该感光元件包含具有两个或更多个(甲基)丙烯酰氧基的可交联空穴传输化合物和含氟分散体。虽然这些专利试图提高OPC层的耐久性，但仍需要改进OPC层上的涂层，以延长打印机中OPC组件的寿命。
发明内容
此部分旨在总结本发明实施例的一些方面，并简要介绍一些优选实施例。在此部分以及本申请的发明摘要和标题中，可以进行简化或省略以避免混淆该部分、摘要和标题的目的，并且此类简化或省略并不旨在限制本发明的范围。
本发明是考虑到上述关于电子照相感光体的表面层耐久性问题而做出的。本发明的电子照相感光体中的表面层具有改性的POSS颗粒。改性的POSS颗粒具有由Si-O笼形成的刚性无机核，其提供表面层硬度。氟化基团和非氟化基团与POSS颗粒相互连接。氟化基团提供润滑性并与其他含氟颗粒相互作用。非氟化基团与非氟化颗粒相互作用。由于组分之间的高兼容性和Si-O笼的空间稳定性，综合效果是改性POSS颗粒均匀分散。这些特性将增加电子照相感光体的耐久性。
在本发明的第一方面中提供了耐刮擦和耐用的电子照相感光体。电子照相感光体包括导电基底、设置在导电基底上并能够顺应导电基底轮廓的底涂层、设置在底涂层上并能够顺应底涂层轮廓的光电导体电荷产生层，以及设置在光电导体电荷产生层上的电荷传输层。电荷传输层包括电荷传输材料、粘合剂树脂、含氟树脂和均匀分散在粘合剂树脂中的多个多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)颗粒，并且POSS颗粒与至少一个氟化基团和至少两个非氟化基团互连。由于氟化基团和含氟树脂之间的吸引力以及第一非氟化基团和粘合剂树脂之间的引力，POSS颗粒均匀地分散在粘合剂树脂中。
根据本发明的一个实施例，导电基底的表面与底涂层相互作用，并经历包括正极氧化、喷砂处理、切割工艺的电化学处理。
根据本发明的一个实施例，电荷传输材料选自多环芳香化合物、杂环化合物、腙化合物、苯乙烯基化合物、烯胺化合物、联苯胺化合物和三芳胺化合物。
根据本发明的一个实施例，粘合剂树脂选自聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂和聚苯乙烯树脂。
根据本发明的一个实施例，含氟树脂选自由以下所组成之群组:四氟乙烯树脂、三氟氯乙烯树脂、氟化乙烯树脂、偏二氟乙烯树脂、二氟二氯乙烯树脂及其共聚物。
根据本发明的一个实施例，POSS颗粒具有式(1-1)或式(1-2)的结构：
Ra R1 SiO3/2 式(1-1)
Ra R1 R2 SiO3/2 式(1-2),
Ra表示至少一个氟化基团，R1表示至少两个非氟化基团中的第一非氟化基团，R2表示至少两个非氟化基团的第二非氟化基团，并且第二非氟化基团具有大于1CH2的CH2长链。
根据本发明的一个实施例，电荷传输层中含氟POSS的含量在质量比0.1％至质量比20％的范围内。
根据本发明的一个实施例，氟化基团是具有氟烷基和氟亚烷基中的至少一个的单价基团。
根据本发明的一个实施例，氟化基团选自由以下所组成的群组:12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,18,18,19,19,19-十七氟十九烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,15-九氟十五烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-十三氟十七烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,15-九氟十五烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,18,18,19,19,19-十七氟十九烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-十三氟十七烷基、3,3,3-三氟丙基、十七氟癸基、十三氟辛基、3,3,3-三氟丙基、1H,1H,2H,2H-全氟癸基、十七氟辛基、十七氟-1,1,2,2-十四烷基以及十三氟-1,1,2,2-四氢辛基。
根据本发明的一个实施例，至少两个非氟化基团中的第一非氟化基团选自由以下所组成的群组:甲基丙烯酸丙酯、丙基苯胺、苯基、2-苯乙基、1-苯基乙烯基、甲基苯基以及二苯基。氟化基团与第一非氟化基团之间的第一摩尔比范围为1:100至100:1。
根据本发明的一个实施例，至少两个非氟化基团中的第二非氟化基团选自由以下所组成的群组:十八烷基、十二烷基和聚乙二醇(PEG)。氟化基团与第一非氟化基团和第二非氟化基团的组合之间的第二摩尔比范围为1:100至100:1。
根据本发明的一个实施例，其中底涂层的厚度范围为15微米至50微米、光电导体电荷产生层的厚度范围为0.1微米至1微米、电荷传输层的厚度为5微米至50微米。
根据本发明的一个实施例，通过添加约1％的POSS颗粒和润滑剂纳米颗粒，OPC鼓的使用寿命至少提高了20％。
该耐刮擦且耐用的电子照相感光器，在标准页面打印测试(按照ISO/IEC 19752)中，OPC CTL厚度减小至少低于1.0微米/10000页打印。
在本发明的第二方面中提供了另一种耐刮擦且耐用的电子照相感光器。该电子照相感光器包括导电基底、设置在导电基底上并能够顺应导电基底轮廓的底涂层、设置在底涂层上并能够顺应底涂层轮廓的光电导体电荷产生层、设置在光电导体电荷产生层上的电荷传输层、以及设置在电荷传输层上的外涂层。电荷传输层包括电荷传输材料、粘合剂树脂。外涂层包括含氟树脂和均匀分散在粘合剂树脂中的多个多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)颗粒。POSS颗粒与至少一个氟化基团和至少两个非氟化基团互连。由于氟化基团和含氟树脂之间的吸引力以及第一非氟化基团和粘合剂树脂之间的引力，POSS颗粒均匀地分散在树脂中。
根据本发明的一个实施例，导电基底的表面与底涂层相互作用，并经历包括正极氧化、喷砂处理、切割工艺的电化学处理。
根据本发明的一个实施例，电荷传输材料选自多环芳香化合物、杂环化合物、腙化合物、苯乙烯基化合物、烯胺化合物、联苯胺化合物和三芳胺化合物。
根据本发明的一个实施例，粘合剂树脂选自聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂和聚苯乙烯树脂。
根据本发明的一个实施例，含氟树脂选自由以下所组成之群组:四氟乙烯树脂、三氟氯乙烯树脂、氟化乙烯树脂、偏二氟乙烯树脂、二氟二氯乙烯树脂及其共聚物。
根据本发明的一个实施例，POSS颗粒具有式(1-1)或式(1-2)的结构：
Ra R1 SiO3/2 式(1-1)
Ra R1 R2 SiO3/2 式(1-2),
Ra表示至少一个氟化基团，R1表示至少两个非氟化基团中的第一非氟化基团，R2表示至少两个非氟化基团的第二非氟化基团，并且第二非氟化基团具有大于1CH2的CH2长链。
根据本发明的一个实施例，电荷传输层中含氟POSS的含量在质量比0.1％至质量比20％的范围内。
根据本发明的一个实施例，氟化基团是具有氟烷基和氟亚烷基中的至少一个的单价基团。
根据本发明的一个实施例，氟化基团选自由以下所组成的群组:12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,18,18,19,19,19-十七氟十九烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,15-九氟十五烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-十三氟十七烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,15-九氟十五烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,18,18,19,19,19-十七氟十九烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-十三氟十七烷基、3,3,3-三氟丙基、十七氟癸基、十三氟辛基、3,3,3-三氟丙基、1H,1H,2H,2H-全氟癸基、十七氟辛基、十七氟-1,1,2,2-十四烷基以及十三氟-1,1,2,2-四氢辛基。
根据本发明的一个实施例，至少两个非氟化基团中的第一非氟化基团选自由以下所组成的群组:甲基丙烯酸丙酯、丙基苯胺、苯基、2-苯乙基、1-苯基乙烯基、甲基苯基以及二苯基。氟化基团与第一非氟化基团之间的第一摩尔比范围为1:100至100:1。
根据本发明的一个实施例，至少两个非氟化基团中的第二非氟化基团选自由以下所组成的群组:十八烷基、十二烷基和聚乙二醇(PEG)。氟化基团与第一非氟化基团和第二非氟化基团的组合之间的第二摩尔比范围为1:100至100:1。
根据本发明的一个实施例，底涂层的厚度為15微米至50微米的范围内、光电导体电荷产生层的厚度範圍為0.1微米至1微米、电荷传输层的厚度為5微米至50微米、以及外涂层的厚度為5微米至50微米。
耐刮擦且耐用的电子照相感光器已通过印刷耐磨性得到验证，其中本发明可提供每10000页打印减少低于1.0微米的OPC CTL厚度，而商用产品每10000页打印减少厚度1.2微米。
附图说明
从以下参考附图中列举的示例性实施例的描述，将更容易理解本发明，其中：
图1是示意图，显示了一种采用本发明实施例的电子照相感光器的装置。
图2是示意图，显示了根据本发明实施例的电子照相感光器的放大图。
图3是示意图，显示了根据本发明实施例的电子照相感光器的放大图。
图4A和4B是根据本发明实施例的单个POSS颗粒结构的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征及优点更加清楚明白，以下结合附图对实施例进行详细说明。
在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对本发明的透彻理解，但是在不脱离本发明的精神的情况下，本发明可以以除具体描述的方式之外的其他方式实施并且对于本领域的普通技术人员来说将是显而易见的，因此本发明不限于以下公开的具体实施例。
转向图1，显示了采用根据本发明实施例电子照相感光器10的电子照相打印机。电子照相感光器10包括OPC鼓100和感光层200。OPC鼓100以预定速度沿箭头方向旋转。感光层200设置于OPC鼓100的表面，并沿纵向包裹OPC鼓100。感光层200在正电势或负电势下充电并用光照射以形成对应于期望图案的潜像。打印介质300放置在OPC鼓100和固定轴110之间。当打印介质300通过感光层200与电子照相感光器10接触时，感光层200上的带电粒子被转印到打印介质300。然后执行显影过程以将彩色调色剂定影在打印介质300上。
转向图2，显示了图1中电子照相感光器10虚线区域W的放大视图示意图。在该实施例中，电子照相感光器10a包括OPC鼓100和感光层200a。OPC鼓100包括导电基底110和底涂层120。导电基底110可以被构造为圆柱体、带状物或片状物。导电基底110与底涂层120相互作用的表面经过电化学处理，例如正极氧化、喷砂处理、切割处理等。
导电基底110的材质包括金属，可以是但不限于铝、铁、镍、铜、金、不锈钢以及其合金或混合物。
底涂层120可贴合导电基底110的轮廓。底涂层120具有金属氧化物颗粒和底涂层粘合剂树脂。金属氧化物颗粒具有介于1Ωm和1011Ωm之间的粉末电阻。金属氧化物颗粒可以是但不限于氧化锡颗粒、氧化钛颗粒、氧化锌颗粒和氧化锆颗粒，或它们的组合。
底涂层120中的底涂层粘合剂树脂可以是但不限于聚醛树脂(例如聚乙烯酯酸丁酯)、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醛树脂、酪蛋白树脂、聚酰胺树脂、纤维素树脂、明胶、聚氨酯树脂、聚酯树脂、不饱和聚酯树脂、甲基丙烯酸树脂、丙烯酸树脂、聚氯乙烯树脂、聚醋酸乙烯树脂、聚氯乙烯-醋酸乙烯-马来酸酐树脂、硅氧烷树脂、硅氧烷-醛树脂、尿素树脂、酚树脂、酚-甲醛树脂、三聚氰胺树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂和环氧树脂、锆螯合化合物、钛螯合化合物、铝螯合化合物、钛烷氧化物化合物、有机钛化合物、硅烷偶合剂、聚苯胺或其组合。
在底涂层120的形成中，将金属氧化物颗粒和底涂层粘合剂树脂溶解在底涂层溶剂中以形成底涂层涂布液。将底涂层溶液浸涂在导电基底110的表面上。然后将底涂层溶液干燥并固化以形成贴合导电基底110的底涂层120。在一个实施例中，用于溶解金属氧化物颗粒和底涂层粘合剂树脂的底涂层溶剂可以是但不限于醇基溶剂、酮基溶剂、醚基溶剂、酯基溶剂、芳烃基溶剂等。
在导电基底110上涂布底涂层120的方法包括刮涂、棒涂、喷涂、浸涂、珠涂、气刀涂和帘涂。底涂层120的厚度在15微米至50微米之间。
仍参照图2，感光层200a包括电荷产生层(CGL)210和电荷传输层(CTL)230。CGL210配置于底涂层120上，并贴合底涂层120的轮廓。换言之，底涂层120夹在导电基底110和CGL 210之间。CGL 210具有电荷产生材料和CGL粘合剂树脂。
电荷产生材料选自第一组偶氮颜料、苝青颜料、多环醌颜料、靛颜料、酞菁颜料、杂光蓝颜料和无机物质。或者，颜料可以从第二组中选取，但不限于：单偶氮、双偶氮、三偶氮、金属酞菁、非金属酞菁、印地果、硫代靛、苯并喹喔啉酮、苯并喹啉酸酐、蒽醌、芘醌、吡啶鎓盐、噻吩鎓盐、三苯甲烷染料、硒、硒-碲、非晶硅等。
电荷产生材料可以选自第一组和第二组中的一种或多种材料。电荷产生材料可以是这些化合物的一种或多种组合。电荷产生材料的量占CGL 210重量的10％至90％。
CGL粘合剂树脂可以是但不限于聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚乙烯醇缩醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、聚乙烯醇树脂、纤维素树脂、聚苯乙烯树脂、聚醋酸乙烯树脂、聚氯乙烯树脂或其组合。CGL粘合剂树脂的量占CGL 210重量的10％至90％。
在形成CGL 210的过程，电荷产生材料和CGL粘合剂树脂溶解在电荷产生溶剂中。将电荷产生涂布液分配在底涂层120上以形成电荷产生膜。然后将电荷产生膜干燥以固化以形成CGL 210。
应根据电荷产生材料和CGL粘合剂树脂的分散稳定性和溶解度来选择电荷产生溶剂。电荷产生溶剂可以是但不限于醇基溶剂、亚砜基溶剂、酮基溶剂、醚基溶剂、酯基溶剂、芳烃基溶剂或其组合。将CGL 210涂布在底涂层120上的方法包括刮涂、线棒涂布、喷涂、浸渍涂布、珠涂布、风刀涂布和幕帘涂布。CGL 210的厚度范围在0.1微米到1微米之间。
感光层200a的CTL 230具有电荷传输材料、CTL粘合剂树脂、含氟树脂和多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)颗粒。电荷传输材料可以是但不限于多环芳族化合物、杂环化合物、腙化合物、苯乙烯基化合物、烯胺化合物、联苯胺化合物、三芳基胺化合物和具有衍生自这些材料的基团的树脂。电荷传输材料的量占CTL 230质量的25％至70％。
CTL粘合剂树脂可以是但不限于聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂或具有类似性质的聚合物。CTL粘合剂树脂和电荷传输材料之间的质量比范围在1:2和2:1之间。
POSS颗粒与氟化基团和第一非氟化基团和/或第二非氟化基团相互连接。POSS颗粒的代表性结构如式1-1和式1-2所示：
Ra R1 SiO3/2 式(1-1)
Ra R1 R2 SiO3/2 式(1-2)。
转向图4A，Ra表示氟化基团，R1表示第一非氟化基团，氟化基团Ra是具有氟烷基和氟亚烷基中至少一个的一价基团。氟化基团Ra选自由以下所组成的群组:12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,18,18,19,19,19-十七氟十九烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,15-九氟十五烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-十三氟十七烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,15-九氟十五烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,18,18,19,19,19-十七氟十九烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-十三氟十七烷基、3,3,3-三氟丙基、十七氟癸基、十三氟辛基、3,3,3-三氟丙基、1H,1H,2H,2H-全氟癸基、十七氟辛基、十七氟-1,1,2,2-十四烷基以及十三氟-1,1,2,2-四氢辛基。第一非氟化基团R1与聚碳酸酯具有高相容性。第一非氟化基团R1选自由以下所组成的群组:甲基丙烯酸丙酯、丙基苯胺、苯基、2-苯乙基、1-苯基乙烯基、甲基苯基以及二苯基。氟化基团Ra与第一非氟化基团R1之间的第一摩尔比范围为1:100至100:1。
转向结合式1-2的图4B，Ra和R1表示与式1-1中相同的元素。R2表示第二非氟化基团。第一非氟化基团和第二非氟化基团之间的差异源于第二非氟化基团具有多于1个CH2长链这一事实。
在一个实施例中，第二非氟化基团具有多于5个CH2长链。
在一个实施例中，第二非氟化基团具有多于10个CH2长链。
优选地，第二非氟化基团具有多于11个CH2长链。
更优选地，第二非氟化基团具有多于12个CH2长链。
第二非氟化基团R2选自由以下所组成的群组:十八烷基、十二烷基和聚乙二醇(PEG)。氟化基团Ra与第一非氟化基团R1和第二非氟化基团R2的组合之间的第二摩尔比范围为1:100至100:1。
在氟化基团Ra和其他基团(即第一非氟化基团R1或第一和第二非氟化基团R1和R2的组合)之间的规定的摩尔比例内，为了达到稳定的分散效果，需要平衡POSS颗粒与含氟树脂之间、以及POSS颗粒与CTL粘合剂树脂之间的亲和力。POSS颗粒的含量在CTL粘合剂树脂的质量百分比范围内为0.1％至20％。可以使用具有不同氟化基团和非氟化基团的不同POSS颗粒的单独或两种或两种以上组合。
含氟树脂选自由以下所组成之群组:四氟乙烯树脂、三氟氯乙烯树脂、氟化乙烯树脂、偏二氟乙烯树脂、二氟二氯乙烯树脂及其共聚物。含氟树脂的密度在0.1～5克/毫升之间，平均粒径在0.2～10微米之间。主要颗粒的粒径范围在100到500纳米之间。含氟颗粒的含量在CTL粘合剂树脂的质量百分比范围内为0.01％至30％。
在如图2所示的CTL 230的形成过程中，电荷传输材料、CTL粘合剂树脂、含氟树脂和POSS颗粒溶解在电荷传输溶剂中。选用的电荷传输溶剂包括芳香族碳氢化合物，如苯、甲苯、二甲苯和氯苯、酮类化合物(如丙酮和2-丁酮)、氯化亚甲基、氯仿、氯乙烷，卤代脂肪烃和环状或线性醚等有机溶剂(如四氢呋喃和乙醚)。所有的溶剂可以单独使用或以两种或更多种的混合物使用。在CGL 210上涂布CTL 230的方法选自刮涂、线棒涂布、喷涂、浸涂、珠涂、气刀涂布和幕涂。CTL 230的厚度范围在5微米至50微米之间。转向图2结合图1，在本实施例中，CTL 230为感光层200/200a的最外层。
转向图3，图1是电子照相感光器10的虚线区域W内的放大图的示意图。在该实施例中，电子照相感光器10b包括OPC鼓100和感光层200b。OPC鼓100与图2所示的OPC鼓100基本相同。包括导电基底110和底涂层120的OPC鼓100的详细描述可在先前讨论内容中找到。如图3所示的感光层200b具有CGL层210、简单CTL 250和外涂层270。图3中所示的CGL 210与图2中的CGL 210基本相同。有关CGL 210的详细描述可以在先前讨论内容中找到。
图3中简单CTL 250和图2中的CTL 230之间的区别源于它们的组成。简单CTL 250包括电荷传输材料和CTL粘合剂树脂。电荷传输材料和CTL粘合剂树脂与先前讨论的CTL230基本相同。
仍参考图3，外涂层270包括含氟树脂和POSS颗粒。含氟树脂和POSS颗粒与之前在CTL 230中讨论的那些基本相同。在此实施例中，含氟树脂和POSS颗粒没有掺入在简单CTL250中。外涂层270变成电子照相感光器10b的最外层。简单CTL 250没有被暴露出来，而是被夹在了外涂层270和CGL 210之间。简单CTL 250和外涂层270的厚度分别在5和50微米之间。
应理解，在图2和图3中所示的实施例中，这些材料表现出的特性基本相同。在电子照相感光器10中有两种类型的亲和力。第一种亲和力是POSS颗粒的氟基Ra与含氟树脂相互作用。第二种亲和力是POSS颗粒的第一和第二非氟化基团R1和R2与CTL粘合剂树脂相互作用。这些不同亲和力类型之间的相互吸引作用导致电子照相感光器10的耐久性，因为POSS颗粒分散均匀且稳定。特别是，第二非氟化基团R2的长链增强了POSS颗粒的Si-O笼的空间稳定性。第一和第二非氟化基团R1和R2可以保持稳定、牢固的Si-O核。由于Si-O笼提供的稳定而坚硬的硬度，CTL 230和外涂层270具有抗刮擦性能，其中印刷过程中可以使OPC的减少厚度改善至少20％。这些基团的高相容性也有助于POSS颗粒在CTL 230和外涂层270中的均匀分布。此外，POSS颗粒的氟化基团Ra还具有作为润滑剂的功能。存在氟化基团Ra和含氟树脂使得CTL 230和外涂层270具有更高的润滑性。POSS颗粒和含氟树脂的添加及其与电荷传输材料和CTL粘合剂树脂的相互作用对电荷传输材料和CTL粘合剂树脂的电子和光学性质的影响可以忽略不计。
实施例
实施例1
制备POSS颗粒(P1)
在反应器中，加入15克3-(三甲氧基丙基)甲基丙烯酸三乙氧基硅烷、5克mPEG20K-硅烷和10克12,12,13,13,14,14,15,15,15-九氟戊基三乙氧基硅烷，并加入约50至200克丙酮进行混合。接下来，混合物在30℃至70℃的温度下反应。30分钟后，将3至10克5％氢氧化钾水溶液滴加到反应混合物中。经过另外30分钟后，向反应混合物中滴加20至100克的水。反应产物在30至70℃下保温3至12小时。
反应产物经历水解和缩合反应，然后冷却、用水清洗并用乙酸乙酯进行提取。收集上层并用硫酸镁干燥。最后在60℃下蒸除溶液中的溶剂。这产生了白色粉末(含氟、丙烯酸酯和PEG链的POSS颗粒)。这种多功能POSS的结构可以通过三甲氧基(2-苯基乙基)硅烷和(十三氟-1,1,2,2-四氢辛基)硅烷的比例进行调整。
实施例2
制备POSS颗粒与含氟树脂的分散液(D1)
POSS颗粒和含氟树脂的分散液(D1)是通过在重量比80％的四氢呋喃(THF)中将重量比2％的POSS颗粒(P1)和重量比18％的聚四氢呋喃(PTFE)纳米颗粒混合制备而成。在50℃下搅拌混合100分钟后，获得了分散液D1。分散液D1是一种透明的液体产品。
实施例3
制备POSS颗粒与含氟树脂的分散液(D2)
POSS颗粒和含氟树脂的分散液(D2)是通过在重量比85.5％的THF中将重量2.5％的含氟、丙烯酸酯和PEG的POSS颗粒(P1)和重量比12％的PTFE纳米颗粒混合制备而成。在80℃搅拌混合100分钟后，获得分散液D2。分散液D2是一种透明的液态产品。
实施例4
制造电子照相感光器
对于导电基底，准备长度为300毫米、厚度为0.5毫米和直径为30毫米的铝圆柱体。底涂层如下制备。将乙酰丙酮三丁醇锆(重量比35％)和聚(乙烯醇缩丁醛)BM-S(重量比3％)溶解在正丁醇(重量比62％)中并搅拌以形成用于底涂层的涂布溶液。将底涂层的涂布液通过浸涂在导电载体上的方式涂布在导电基底上，所得层在135℃下干燥30分钟。干燥后底涂层的厚度为约2.0微米。
CGL如下制备。将羟基镓酞菁(按重量占1.6％)和聚醇酸酯树脂(按重量占1.0％)溶解在环己酮(按重量占48.7％)和乙酸乙酯(按重量占48.7％)的混合溶液中，用于形成CGL的涂层溶液。通过在底涂层上浸涂将CGL涂布液涂布在底涂层上，所得层在80℃下干燥15分钟。干燥的CGL的厚度约为0.2微米。
CTL/外涂层如下制备。将N,N'-二苯基-N,N-双(3-甲基苯基)-1.1'-联苯-4,4'-二胺(重量占15％)和聚碳酸酯树脂(重量占15％)溶解在THF(重量占70％)中，形成第一溶液(S1)，用作CTL/外涂层涂料溶液。然后将分散液D1加入第一溶液S1中，形成中间溶液。D1与S1的质量比为3:25。接下来，将中间溶液用均质器以1000rpm的速度均质30分钟，得到用于CTL/外涂层的涂布溶液。该涂布溶液通过浸涂在CGL上进行涂布。涂层后，在110℃下干燥1小时。干燥后的CTL/外涂层的厚度约为30微米，然后完成电子照相感光器。
实施例5
对分散液D1和D2的评价
通过NanoBrook Serice粒子大小分析仪和Zeta电位分析仪评估了POSS颗粒在分散液D1和D2中的分散性能。D1和D2中颗粒的有效直径保持在约400纳米的初级尺寸水
实施例6
评估CTL/外涂层涂料溶液
POSS颗粒在CTL/外涂层涂料溶液中的分散性能如下所述进行评估。取20毫升制备好的实施例4的CTL/外涂层涂料溶液放入50毫升离心管中，以10000转/分钟的速度进行离心5分钟。离心后，涂料溶液保持透明，管中没有发现沉淀。
实施例7
OPC耐磨性评价
根据ISO/IEC 19752定量评估用于HP 604打印机的墨盒中的来自实施例4的OPC的打印消耗。耐磨性是根据打印10000页后OPC CTL的厚度减少量计算的。实施例4涂层的耐磨性低于1.0um/10000页打印。相比之下，市面产品的打印速度在1.2um/10000页以上。同时，来自实施例4的OPC的电荷转移函数和打印质量与市面OPC相同。
需要注意的是，上述实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限制性的。尽管本发明已经详细描述了优选实施例，但应该理解，技术方案的修改或等效替代是可能的，而不会偏离本发明的技术方案的精神和范围，该范围应该由本发明的权利要求所涵盖。
如本文所使用，术语「大约」、「基本上」、「实质上」、和「约」用于描述和解释一个小的变化。当与事件或情况结合使用时，该术语可指事件或情况准确发生的情况，以及事件或情况近似发生的情况。如本文中关于给定值或范围所使用的术语「约」通常指在给定值或区域的±10％、±5％、±1％或±0.5％的范围内。该范围在本文中可以被指示为从一个端点到另一个端点或在两个端点之间。除非另有规定，否则本公开中公开的所有范围都包括端点。术语「实质共面」可以指沿同一平面定位的几微米(μm)内的两个表面，例如，位于同一平面上的10微米以内、5微米以内，1微米以内或0.5微米以内。当提到「实质上」相同的数值或特性时，该术语可以指数值平均值的±10％、±5％、±1％或±0.5％以内的值。
在整个说明书中，除非另有规定，否则术语“包含(comprise)”或称为“包含(comprises)”或“包含(comprising)”之类的变体，将被理解为包含一个规定的整体或整体，但不排除包括任何其他整体或整体组。还应注意，在本公开中，特别是在权利要求或期间中，“包含(comprises)”或“包含(comprised)”或“包含(comprising)”等术语具有美国专利法中赋予它的含义。例如，它们允许未定义叙述的元件，但排除现有技术中发现的或影响本发明的基本或新颖特征的元件。
再者，在整个说明书和权利要求书中，除非另外另有要求，否则术语“包括(include)”或其中“包括(includes)”或“包括(including)”的变体，将被理解为包含一个规定的整体或一组整体，但不排除包括任何其他整体或整体组。
说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等术语，表示所描述的实施例可以包括特定的特征，结构或特性，但是每个实施例可以不必包括特定，这些特征不一定是指相同的实施例。另外当结合实施例描述特定特征，结构或特性时，认为它是一个在本领域技术人员的知识范围内，无论是否明确描述，都可以结合其他实施例来作用这些特征，结构或特性。
本文使用的替代术语的其他定义可以在本发明的详细描述中找到并转换全文。除非另外定义，否则这里使用的所有其他技术术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的主题相同的含义。
鉴于这些教导，本领域的技术人员将理解，可以实施替代实施例而无需过度实验或偏离如所附权利要求中阐述的本发明的精神或范围。本发明仅受所附权利要求书的限制，当结合上述说明书和附图查看时，这些权利要求书包括所有此类实施例和修改。

Claims (20)

1.一种耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其特征在于，包括:
一个导电基底；
一个设置在所述导电基底上并能够顺应所述导电基底轮廓的底涂层；
一个设置在所述底涂层上并能够顺应所述底涂层轮廓的光电导体电
荷产生层；以及
一个设置在所述光电导体电荷产生层上的电荷传输层，
其中所述电荷传输层包括电荷传输材料、粘合剂树脂、含氟树脂和均匀分散在所述粘合剂树脂中的多个多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)颗粒，以及
其中所述POSS颗粒与至少一个氟化基团和至少两个非氟化基团互连，通过添加1％的POSS颗粒和润滑剂纳米颗粒，使所应用的OPC鼓的使用寿命至少提高了20％。
2.根据权利要求1所述的耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其中所述电荷传输材料选自由以下所组成之群组:多环芳香化合物、杂环化合物、腙化合物、苯乙烯基化合物、烯胺化合物、联苯胺化合物及三芳胺化合物。
3.根据权利要求1所述的耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其中所述粘合剂树脂选自自由以下所组成之群组:聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂及聚苯乙烯树脂。
4.根据权利要求1所述的耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其中所述含氟树脂选自由以下所组成之群组:四氟乙烯树脂、三氟氯乙烯树脂、氟化乙烯树脂、偏二氟乙烯树脂、二氟二氯乙烯树脂及其共聚物。
5.根据权利要求1所述的耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其中所述POSS颗粒具有式(1-1)或式(1-2)的结构：
Ra R1 SiO3/2式(1-1)
Ra R1 R2 SiO3/2式(1-2),
Ra表示至少一个氟化基团，R1表示所述至少两个非氟化基团中的第一非氟化基团，R2表示所述至少两个非氟化基团的第二非氟化基团，并且所述第二非氟化基团具有大于1CH2的CH2长链。
6.根据权利要求5所述的耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其中所述电荷传输层中含氟POSS的含量在质量比0.1％至质量比20％的范围内。
7.根据权利要求5所述的耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其中所述氟化基团是具有氟烷基和氟亚烷基中的至少一个的单价基团。
8.根据权利要求7所述的耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其中所述氟化基团选自由以下所组成的群组:12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,18,18,19,19,19-十七氟十九烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,15-九氟十五烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-十三氟十七烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,15-九氟十五烷基、
12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,18,18,19,19,19-十七氟十九烷基、
12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-十三氟十七烷基、3,3,3-三氟丙基、十七氟癸基、十三氟辛基、3,3,3-三氟丙基、1H,1H,2H,2H-全氟癸基、十七氟辛基、十七氟-1,1,2,2-十四烷基以及十三氟-1,1,2,2-四氢辛基。
9.根据权利要求5所述的耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其中所述至少两个非氟化基团中的第一非氟化基团选自由以下所组成的群组:甲基丙烯酸丙酯、丙基苯胺、苯基、2-苯乙基、1-苯基乙烯基、甲基苯基以及二苯基，且其中所述至少两个非氟化基团中的第二非氟化基团选自由以下所组成的群组:十八烷基、十二烷基和聚乙二醇(PEG)。
10.根据权利要求1所述的耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其中所述底涂层的厚度范围为15微米至50微米、所述光电导体电荷产生层的厚度范围为0.1微米至1微米、所述电荷传输层的厚度为5微米至50微米。
11.一种耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其特征在于，包括:
一个导电基底；
一个设置在所述导电基底上并能够顺应所述导电基底轮廓的底涂层；
一个设置在所述底涂层上并能够顺应所述底涂层轮廓的光电导体电
荷产生层；
一个设置在所述光电导体电荷产生层上的电荷传输层，其中所述电荷传
输层包括电荷传输材料、粘合剂树脂；以及
一个设置在所述电荷传输层上的外涂层，其中所述外涂层包括含氟树脂
和均匀分散在所述粘合剂树脂中的多个多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)颗粒，以及
其中所述POSS颗粒与至少一个氟化基团和至少两个非氟化基团互连，
其中按照ISO/IEC 19752，在标准页面打印测试中所述耐刮擦和耐用的电子照
相感光体具有低于1.0微米/10000页打印的耐久性。
12.根据权利要求11所述的耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其中所述电荷传输材料选自由以下所组成之群组:多环芳香化合物、杂环化合物、腙化合物、苯乙烯基化合物、烯胺化合物、联苯胺化合物及三芳胺化合物。
13.根据权利要求11所述的耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其中所述粘合剂树脂选自自由以下所组成之群组:聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂及聚苯乙烯树脂。
14.根据权利要求11所述的耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其中所述含氟树脂选自由以下所组成之群组:四氟乙烯树脂、三氟氯乙烯树脂、氟化乙烯树脂、偏二氟乙烯树脂、二氟二氯乙烯树脂及其共聚物。
15.根据权利要求11所述的耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其中所述POSS颗粒具有式(1-1)或式(1-2)的结构：
Ra R1 SiO3/2式(1-1)
Ra R1 R2 SiO3/2式(1-2),
Ra表示至少一个氟化基团，R1表示所述至少两个非氟化基团中的第一非氟化基团，R2表示所述至少两个非氟化基团的第二非氟化基团，并且所述第二非氟化基团具有大于1CH2的CH2长链。
16.根据权利要求15所述的耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其中所述电荷传输层中含氟POSS的含量在质量比0.1％至质量比20％的范围内。
17.根据权利要求15所述的耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其中所述氟化基团是具有氟烷基和氟亚烷基中的至少一个的单价基团。
18.根据权利要求15所述的耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其中所述氟化基团选自由以下所组成的群组:12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,18,18,19,19,19-十七氟十九烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,15-九氟十五烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-十三氟十七烷基、12,12,13,13,14,14,15,15,15-九氟十五烷基、
12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,18,18,19,19,19-十七氟十九烷基、
12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,17,17,17-十三氟十七烷基、3,3,3-三氟丙基、十七氟癸基、十三氟辛基、3,3,3-三氟丙基、1H,1H,2H,2H-全氟癸基、十七氟辛基、十七氟-1,1,2,2-十四烷基以及十三氟-1,1,2,2-四氢辛基。
19.根据权利要求15所述的耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其中所述至少两个非氟化基团中的第一非氟化基团选自由以下所组成的群组:甲基丙烯酸丙酯、丙基苯胺、苯基、2-苯乙基、1-苯基乙烯基、甲基苯基以及二苯基，且其中所述至少两个非氟化基团中的第二非氟化基团选自由以下所组成的群组:十八烷基、十二烷基和聚乙二醇(PEG)。
20.根据权利要求11所述的耐刮擦和耐用的电子照相感光体，其中所述底涂层的厚度為15微米至50微米的范围内、所述光电导体电荷产生层的厚度範圍為0.1微米至1微米、所述电荷传输层的厚度為5微米至50微米、以及所述外涂层的厚度為5微米至50微米。
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