CN1248059C - 具有聚硅氧烷和聚乙烯醇缩丁醛共混物的光电导体 - Google Patents
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Abstract
一种光电导体部件,其具有颜料和粘合剂树脂的电荷生成层,该粘合剂树脂是聚乙烯醇缩丁醛、聚硅氧烷和优选酚醛树脂的彻底的混合物,最佳配方是在50重量份聚乙烯醇缩丁醛、45重量份聚(甲基-苯基)硅氧烷和5重量份聚羟基苯乙烯的粘合剂中的Type IV酞菁氧钛颜料。这种光电导体提供优良的电性能和一致的、经济的涂层结果。
Description
技术领域
本发明涉及改进的静电成像用光电导体元件。更具体地说,本发明涉及电荷生成的聚合物粘合剂,其为增加电性能和制造效率的聚合物的共混物。
发明背景
有机光电导体典型地包括在导电基质如铝鼓上的阳极化层或阻挡层、电荷生成层(CGL)和电荷转移层(CTL)。电荷生成层由分散在粘合剂层中的颜料制备。授予Luo等的美国专利No.6033816(专利’816)阐述了使用聚合物的共混物作为CGL粘合剂层的这种光电导体。
使用聚合物粘合剂辅助改进分散稳定性和改进CGL与金属核的粘着。然而,取决于所使用的聚合物粘合剂的类型,光感受器的敏感度可受到影响。典型地用作CGL分散体或溶液的粘合剂的聚合物是聚乙烯醇缩丁醛,它可与各种树脂如苯氧基、环氧树脂、聚碳酸酯和聚丙烯酸酯共混。这种聚合物可对电照相性能呈惰性。然而,在某些情况下,聚合物可增加CGL的敏感度(敏感度是当暴露于光源,典型地暴露于激光束时,在鼓上带电电势放电的程度)。改进光电导体敏感度的需要直接依赖于具有该光电导体的成像的加工速度。随着速度增加和激光功率保持恒定,越来越少的能量被传送到带电的光电导体上。
随着期望打印机以每分钟超过35张
英寸×11英寸标准页的速度进行打印,需要光电导体在很短的时间间隔内带电和放电。对这种35页/分钟的打印机所要求的时间范围可涉及约为50-80ms的曝光到显影时间。因此,对识别系统存在增长的需要,该系统可改进电照相性能,而没有牺牲其它性能如粘着和疲劳。
第二个需要是获得光电导体的电均匀性。对印刷图像的均匀打印密度的需求要求光电导体从鼓的这头到那头和环绕鼓具有低的差异。电性能的均匀性依赖于涂层的均匀性和分散体的均一性。不同的聚合物粘合剂可辅助或有损于分散体的均一性。
此外,随着长的生产过程和对稳定颜料分散体的需要,若分散体性能发生变化,不能支持全部生产过程,则各鼓的成本增加。若不可在生产过程之间储存分散体,则这也是事实。目前的分散体体系不具有满足这些目的的充足的寿命或电均匀性,因此对可传输优异电性能、分散稳定性和电均匀性的体系仍有需求。
发明公开
聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和聚硅氧烷,具体地聚(甲基-苯基)硅氧烷(PMPSi)、聚(二甲基-二苯基)硅氧烷或聚二甲基聚硅氧烷与酞菁颜料的彻底的混合物构成的CGL粘合剂树脂提供优良的电性能和一致的、经济的涂层结果。优选的实施方案在粘合剂混合物中也包括酚醛树脂作为第三种树脂。
具体而言,在本发明的一个方面,提供了一种光电导体部件,其包括:导电基质,和在所述基质上的电荷生成层,其包括酞菁颜料、聚乙烯醇缩丁醛和甲基或苯基聚硅氧烷的彻底的混合物,所述聚乙烯醇缩丁醛和所述聚硅氧烷是用于所述颜料的粘合剂,其中优选所述聚硅氧烷的用量占所述粘合剂总重的至少10wt%,更优选占所述粘合剂总重的50wt%。
在本发明的另一方面,提供了一种光电导体部件,其包括导电基质,和在所述基质上的电荷生成层,该电荷生成层包括酞菁颜料、聚乙烯醇缩丁醛和甲基或苯基聚硅氧烷和酚醛树脂的彻底的混合物,所述聚乙烯醇缩丁醛、所述聚硅氧烷和所述酚醛树脂是用于所述颜料的粘合剂,所述酚醛树脂的用量占所述聚乙烯醇缩丁醛、所述聚硅氧烷和所述酚醛树脂总重的 120wt%,其中优选所述酚醛树脂的用量为2-7wt%。
优选实施方案的说明
以下所讨论的实施方案的基质是阳极化的标准铝鼓。这种鼓提供导电基质中等电阻率的外表面。类似地,CTL可以是含粘合剂树脂如聚碳酸酯和25%-40wt%的N,N′-二苯基-N,N′-二(3-甲苯基)-对联苯胺(TPD)或30%-40wt%的对-(二乙基氨基)苯甲醛二苯基腙(DEH)或一般地芳基胺或腙及其混合物的标准共混物。
下述实施例均使用相同的聚合物或树脂,当在实施例中使用该材料时。酚醛树脂是聚羟基苯乙烯(PHS)。下表给出了数均(Mn)和重均(Mw)分子量(单位g/mol);多分散性;和玻璃化转变温度(Tg)(单位℃)。当然根据本发明,可使用不同分子量和多分散性,这取决于所需的综合物理和其它特征。
样品 | Mn | Mw | 多分散性 | Tg |
PVBPHSPMPSiOPVB/PHS/PMPSiO溶液PVB/PHS/PMPSiO膜 | 100336630411121814951889 | 27719462620994402041296 | 2.762.691.7229.4421.86 | 9016382 |
实施例1
用彻底混合的27.5重量份聚乙烯醇缩丁醛、27.5重量份聚(甲基-苯基)硅氧烷和45重量份Type IV酞菁氧钛(oxotitaniumphthalocyanine)的混合物涂布前述鼓。然后在该层上涂布电荷转移层作为外层。
在该实施方案和下述实施方案中的聚乙烯醇缩丁醛是SekisuiChemical Co.的BX-55Z。在专利’816中结构式所示的聚乙烯醇缩丁醛具有3个碳和两个氧的环结构,其中在聚合物主链上具有3个碳原子,和氧与3个碳中的外部2个相连接,第4个碳与两个氧原子相连接和具有3个碳的一条链,所有其它元素是氢。聚乙烯醇缩丁醛还具有乙烯醇基团和乙酸乙烯酯基团。
本发明的聚硅氧烷可以是标准的工业纯聚硅氧烷,和下述实施方案中的聚硅氧烷(其为Dow Corning 710 Fluid)是标准的工业纯聚硅氧烷。聚硅氧烷的主链中硅与氧原子交替排列。各硅原子在链中具有两个取代基。聚(甲基-苯基)硅氧烷在各硅上具有1个甲基和1个苯基。聚(二甲基-二苯基)硅氧烷在链中的各硅上具有2个甲基或2个苯基,二甲基和二苯基的数目大致相同且分布无规。聚二甲基聚硅氧烷在链中的各硅上具有2个甲基。
测试带有相等份数聚乙烯醇缩丁醛和聚硅氧烷的CGL的前述鼓,目的是为了与各方面均相同,所不同的是粘合剂完全为聚乙烯醇缩丁醛的鼓相比较。这显示出15%降低的暗衰减和42%较低的放电电压。
实施例2
形成如实施例1的光电导鼓,所不同的是CGL混合物含有45重量份Type IV酞菁氧钛和55重量份聚乙烯醇缩丁醛、聚(甲基-苯基)硅氧烷与聚羟基苯乙烯(具体地为TriQuest LP)的共混物,该混合物的重量比为50份聚乙烯醇缩丁醛、45份聚硅氧烷和5份聚羟基苯乙烯(50/45/5)。
聚羟基苯乙烯简单地为与在苯乙烯的特征乙烯取代基处与一个羟基取代基加聚的苯乙烯。聚羟基苯乙烯是酚醛树脂,已知酚醛树脂增强带有聚乙烯醇缩丁醛的粘合剂共混物的电性能,但酚醛树脂的其它效果,具体地电疲劳效果使之不可能大量地应用。这种效果可以如此大,以致于在10000次印刷后,所有黑页变白。这是放电残留的巨大变化所引起的。
酚醛树脂用量的降低使所得光电导体的电性能稳定,同时不会产生酚醛树脂的暗衰减和放电效果。根据本发明,与聚乙烯醇缩丁醛和聚硅氧烷共混的酚醛树脂应当不大于1-20wt%,更优选占粘合剂树脂总重的2-10wt%。
将实施例2的鼓与所不同的是粘合剂树脂完全为聚乙烯醇缩丁醛的相同的鼓相比较。结果如下:
分散稳定性:在60天内放电变化降低71%。
涂层均匀性:放电的涂层均匀性改进50%。
电性能:结合所需的低放电电压和降低的暗衰减的放电特性改进了30%。增加聚硅氧烷百分数和降低聚羟基苯乙烯增加了这些放电特性。
对于所有效果,尤其是分散稳定性来说,发现最佳配方是实施例2的50/45/5。
实施例3
制备与实施例2相同的鼓,所不同的是粘合剂共混物的重量比为50份聚乙烯醇缩丁醛、47份聚硅氧烷和3份聚羟基苯乙烯,和电荷转移层含有30wt%TPD和70wt%聚碳酸酯A(MAKROLON-5208)。此外,以占CGL总重的35、45和55wt%的不同颜料浓度制备鼓。将这些鼓与具有45wt%颜料和55wt%聚乙烯醇缩丁醛的其它相同鼓比较,结果如下:
起始静电(对放电光的起始敏感度):起始静电对于35%分散体来说改进10%,对于45%分散体来说改进20%,和对于55%分散体来说改进27%。
循环疲劳:在超过1000次电循环中的暗衰减变化,对于35%分散体来说改进10%,对于45%分散体来说改进36%,和对于55%分散体来说改进25%。
实施例4
重复实施例3,所不同的是CTL是在聚碳酸酯中含40wt%对-二乙基氨基苯甲醛(二苯基腙)(DEH),其结果如下:
起始静电(对放电光的起始敏感度):起始静电放电对于35%分散体来说降低16%,对于45%分散体来说降低24%,和对于55%分散体来说降低30%。
循环疲劳:样品的循环疲劳看不出可测量的差别。
在实施例3和4中,在35-45份之间变化颜料的用量显示出性能几乎不变。然而,确实使得所设计的最终产品具有在有限范围内的选择特征。
实施例5
制备与实施例3相同的鼓,所不同的是该鼓具有占CGL总重45重量份的颜料且粘合剂的比率分别为50、45和5(50/45/5)重量份的聚乙烯醇缩丁醛、聚硅氧烷和聚羟基苯乙烯;该鼓具有45重量份的颜料且粘合剂的比率分别为86、7和7(86/7/7)的聚乙烯醇缩丁醛、聚硅氧烷和聚羟基苯乙烯;该鼓具有占CGL总重55重量份的颜料且粘合剂的比率分别为50、45和5(50/45/5)重量份的聚乙烯醇缩丁醛、聚硅氧烷和聚羟基苯乙烯;和该鼓具有占CGL总重55重量份的颜料且不同粘合剂的比率分别为86、7和7(86/7/7);90、3和7(90/3/7);以及92、1和7(92/1/7)重量份的聚乙烯醇缩丁醛、聚硅氧烷和聚羟基苯乙烯。
基于这些鼓的疲劳结果,含有50/45/5、86/7/7、90/3/7或92/1/7比率的光电导体的性能非常相似。所有鼓显示出相似的涂层质量。
粘合剂共混物仍然是混合物
研究根据前述共混物中的粘合剂的化学反应。测量含有三种聚合物粘合剂的溶液的分子量并将其与从该溶液中流延而得的薄膜相比较,且以100C/20min干燥。通过凝胶渗透色谱(GPC),使用标准聚苯乙烯测量分子量。还测量玻璃化转变温度。该溶液和薄膜的分子量没有看出显著的差别。所有GPC色谱图具有双峰和三峰分布。
此外,任何交联反应应当伴随着玻璃化转变温度(Tg)的变化。薄膜样品的Tg类似于聚乙烯醇缩丁醛,这表明没有发生反应。
此外,比较共混物溶液与薄膜的红外透射光谱。由于任何化学反应从红外透射光谱中能得到证实,但没有可察觉的差别。任何交联化学反应应当导致官能团如羟基的透射百分数的降低,而这没有出现。
另外,将该薄膜或CGL溶解在溶剂如四氢呋喃中进行试验。没有观察到交联的或溶胀的材料。
基于前述试验和观察,表明所述粘合剂共混物没有产生任何新的化学交联材料。
根据前述内容,基于聚乙烯醇缩丁醛和聚硅氧烷的共混物的可供选择的配方将是显而易见的,和以前述内容为基础,可在将来得到开发。
Claims (47)
1.一种光电导体部件,其包括:
导电基质,和
在所述基质上的电荷生成层,其包括酞菁颜料、聚乙烯醇缩丁醛和甲基或苯基聚硅氧烷的彻底的混合物,所述聚乙烯醇缩丁醛和所述聚硅氧烷是用于所述颜料的粘合剂。
2.权利要求1的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷选自聚(甲基-苯基)硅氧烷、聚(二甲基-二苯基)硅氧烷和聚二甲基聚硅氧烷。
3.权利要求2的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷的用量占所述粘合剂总重的至少10wt%。
4.权利要求1的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
5.权利要求2的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
6.权利要求3的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
7.权利要求6的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷的用量占所述粘合剂总重的50wt%。
8.权利要求6的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷是聚(甲基-苯基)聚硅氧烷。
9.权利要求7的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷是聚(甲基-苯基)聚硅氧烷。
10.权利要求1的光电导体部件,其中所述混合物进一步包括酚醛树脂,所述聚乙烯醇缩丁醛、所述聚硅氧烷和所述酚醛树脂是用于所述颜料的粘合剂,所述酚醛树脂的用量占所述聚乙烯醇缩丁醛、所述聚硅氧烷和所述酚醛树脂总重的1-20wt%。
11.权利要求10的光电导体部件,其中所述酚醛树脂的所述用量范围是2-7wt%。
12.权利要求11的光电导体部件,其中所述聚乙烯醇缩丁醛为50重量份,所述聚硅氧烷为45重量份,和所述酚醛树脂为5重量份。
13.权利要求10的光电导体部件,其中所述酚醛树脂是聚羟基苯乙烯。
14.权利要求11的光电导体部件,其中所述酚醛树脂是聚羟基苯乙烯。
15.权利要求12的光电导体部件,其中所述酚醛树脂是聚羟基苯乙烯。
16.权利要求10的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷选自聚(甲基-苯基)聚硅氧烷、聚(二甲基-二苯基)聚硅氧烷和聚二甲基聚硅氧烷。
17.权利要求11的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷选自聚(甲基-苯基)硅氧烷、聚(二甲基-二苯基)硅氧烷和聚二甲基硅氧烷。
18.权利要求12的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷选自聚(甲基-苯基)硅氧烷、聚(二甲基-二苯基)硅氧烷和聚二甲基硅氧烷。
19.权利要求13的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷选自聚(甲基-苯基)硅氧烷、聚(二甲基-二苯基)硅氧烷和聚二甲基硅氧烷。
20.权利要求14的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷选自聚(甲基-苯基)硅氧烷、聚(二甲基-二苯基)硅氧烷和聚二甲基硅氧烷。
21.权利要求15的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷选自聚(甲基-苯基)硅氧烷、聚(二甲基-二苯基)硅氧烷和聚二甲基硅氧烷。
22.权利要求21的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷的用量占所述粘合剂总重的至少1wt%。
23.权利要求16的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷的用量占所述粘合剂总重的至少1wt%。
24.权利要求17的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷的用量占所述粘合剂总重的至少1wt%。
25.权利要求18的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷的用量占所述粘合剂总重的至少1wt%。
26.权利要求19的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷的用量占所述粘合剂总重的至少1wt%。
27.权利要求20的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷的用量占所述粘合剂总重的至少1wt%。
28.权利要求10的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
29.权利要求11的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
30.权利要求12的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
31.权利要求13的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
32.权利要求14的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
33.权利要求15的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
34.权利要求16的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
35.权利要求17的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
36.权利要求18的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
37.权利要求19的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
38.权利要求20的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
39.权利要求21的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
40.权利要求22的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
41.权利要求23的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
42.权利要求24的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
43.权利要求25的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
44.权利要求26的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
45.权利要求27的光电导体部件,其中所述酞菁颜料是Type IV酞菁氧钛颜料。
46.权利要求27的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷是聚(甲基-苯基)硅氧烷。
47.权利要求21的光电导体部件,其中所述聚硅氧烷是聚(甲基-苯基)硅氧烷。
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