CN1427001A - 有机电致发光材料8－羟基喹啉铝的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种有机电致发光材料8－羟基喹啉铝的制备方法，是用8－羟基喹啉晶体、氯化铝、乙醇、蒸馏水混合成溶液，在密闭容器中进行化合反应、过滤、真空抽滤、洗涤、蒸馏提纯、烘干，获取高纯度的8－羟基喹啉铝粉末，还可将制取后的溶液回收分离出原材料，再次利用，此制备方法简便、效率高、成本低、质量好、设备少、产物纯度高，还可用此方法和原理制取8－羟基喹啉类金属材料的络合物。

Description

有机电致发光材料8-羟基喹啉铝的制备方法

技术领域

本发明是一种有机电致发光材料8-羟基喹啉铝的制备方法，属有机电致发光材料及器件的研究与制造的技术领域。

背景技术

早在二十世纪三十年代就开始研究有机电致发光了，由于条件的限制，只能将有机电致发材料分散在聚合物中制成薄膜，得到有限的电致发光器件，到了六十年代才出现了蒽、萘等单晶电致发光，因此只在驱动电压大于100伏时才能观察到光输出，其发光材料、电极材料、驱动电压都是相当落后的。

为了降低驱动电压，使材料薄膜化，采用真空蒸镀法制备薄膜，驱动电压仍大于30伏，其器件量子效率也很低，仅为0.05％，随着时间推移及技术发展，用有机电致发光材料和空穴传输材料制成了小于10伏电压就可驱动的高亮度、高效率的发光器件，但仍然无法进行高级的工业化使用。

有机电致发光材料具有良好的半导体特性，发光率高，易传导电子或空穴，具有合适的熔点，即200℃-400℃，有良好的成膜性，能形成均匀致密无针孔的几十纳米厚的薄膜，且稳定性好，但要获取高纯度的有机化合物电致发光材料是相当困难的，虽然有些发达国家和我国近年来投入了较多的科学研究和试验，但离高水平的工业化应用仍然存在一定差距，尤其在高纯度有机电致发光材料的制取中更显落后和不足，有的制备技术有缺陷，有的工艺流程不合理，尤其在使用频率较高的8-羟基喹啉铝材料的制取中更显得差距较大，且工艺落后，成本高、纯度低、质量差，不能大量获取高纯度的8-羟基喹啉铝，其提取收率也只有70-80％，给此材料的广泛应用、工业化生产此类发光器件造成很大影响。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，采用全新的工艺流程和制备方法，用最佳的化学物质配比、化合反应、真空抽滤、蒸馏提纯、烘干成型、滤液回收等手段制取高质量、高纯度的8-羟基喹啉铝，并能进行工业化生产制取，以获得大量的此类材料，以满足有机电致发光材料和器件的广泛应用，以工业化生产和商品化应用为最大目的。

本发明主要由化学物质8-羟基喹啉晶体、氯化铝、乙醇、蒸馏水组合反应而成，其组合配比是：(以千克为产物制取单位)。

8-羟基喹啉晶体：1048-1058重量份

氯化铝：318-328重量份

乙醇：10233-10533重量份

蒸馏水：1200-1220重量份

所述化学物质的最佳配比是：(以千克为产物制取单位)

8-羟基喹啉晶体：1053重量份

氯化铝：323重量份

乙醇：10383重量份

蒸馏水：1210重量份

本发明的制备工艺流程如下：

1)精选原料

对配比所需的原料8-羟基喹啉晶体、氯化铝、乙醇、蒸馏水要进行精选，保证其纯度为99％以上。

2)配制液体

按最佳重量份配比将8-羟基喹啉晶体、乙醇在容器中混合、浸泡、溶解制成溶液，浓度为70-80克/升。

按最佳重量份配比将氯化铝、蒸馏水在溶器中混合、浸泡、溶解制成溶液，浓度为2-3摩尔/升。

3)混合溶液

将8-羟基喹啉晶体、乙醇制成的溶液，与氯化铝、蒸馏水制成的溶液在容器中混合，其中8-羟基喹啉与氯化铝的摩尔比为3∶1。

加入少量有机碱三乙胺，控制酸碱度PH值在6-7个单位。

4)加热、恒温、搅拌、反应

将装有混合溶液的反应容器加热，用温控计控制并恒定温度，其温度控制在70°-80℃，同时用搅拌器搅拌均匀，使其进行化学反应。

化学反应方程式如下：

式中：OH——羟基

      N——氮

      ALCL₃—氯化铝

      O——氧

      AL——铝

      3HCL——盐酸

5)过滤

化学反应完成后，在过滤器中用致密过滤网进行溶液过滤和真空抽滤，将黄色沉淀物过滤分离出来，成滤饼，黄色沉淀物即为8-羟基喹啉铝，并将过滤液收集储存，以备回收利用。

6)洗涤、真空抽滤

将过滤分离出的8-羟基喹啉铝，用乙醇和蒸馏水分别进行洗涤和真空抽滤，并循环进行2-3次，过滤和真空抽滤在专用的过滤器中进行，抽滤后的溶液收集储存，以备回收利用。

7)烘干

将洗涤、真空抽滤后的8-羟基喹啉铝置于容器中，并放入烘干箱烘干，烘干温度为70℃，时间为2小时。

8)蒸馏提纯

烘干后的8-羟基喹啉铝用水蒸气蒸馏设备进行提纯，并重复蒸馏两次，使8-羟基喹啉铝由固态变为气态，使气态状的8-羟基喹啉铝蒸出来，然后置于冷凝器中，进行冷凝处理，冷凝后的固态物质即为8-羟基喹啉铝。

9)二次烘干

对蒸馏提纯后的8-羟基喹啉铝，二次进入烘干箱烘干，烘干温度为70℃，时间为4小时，二次烘干后的固态化学物质即为8-羟基喹啉铝粉沫。

10)检验测试

对提取的8-羟基喹啉铝粉沫，用专用仪器检验、测试其纯度、色泽、形态、性能，并进行化学分析。

11)包装、储存

对提取的8-羟基喹啉铝粉沫，装入白色透明的玻璃容器或不锈钢容器中，并密闭封存，置于20℃±3℃的阴凉、干燥的环境中，要防水、防潮、防火、防晒、防酸碱侵蚀。

本发明的回收工艺流程如下：

1)收集溶液

将制备工艺中过滤、真空抽滤、洗涤、冷凝后的溶液收集，储存在各自的容器中。

2)混合溶液

将收集的各种溶液全部置于反应容器中，并进行搅拌，混合均匀。

3)加热分馏，回收乙醇

将混合溶液在反应容器中加热至78.2℃，使其分馏，在78.2℃时的馏份是乙醇气体，乙醇气体通过冷凝器冷凝后成为乙醇液体，乙醇即得到回收。

4)真空抽滤，回收8-羟基喹啉

将分馏后的残余溶液放入过滤器中，进行真空抽滤，在滤网上得到滤饼，滤饼就是未反应完全的8-羟基喹啉，烘干后即可。

5)收集抽滤液，回收氯化铝

将真空抽滤后的溶液收集于专用容器中，此抽滤液即是未反应的氯化铝溶液。

6)储存，利用

将回收的乙醇、8-羟基喹啉、氯化铝溶液，分别储存于各自的容器中，以备重新利用。

效果：

本发明与背景技术相比具有明显的先进性，它是将8-羟基喹啉乙醇溶液、氯化铝蒸馏水溶液注入密闭的反应容器中，进行化合反应，然后进行过滤、真空抽滤、洗涤、蒸馏提纯、烘干，获取高纯度、高质量的8-羟基喹啉铝，其纯度可达96.6％，还可将制取中过滤、真空抽滤、洗涤、冷凝后的溶液进行回收，分离出原材料，再次利用，此制备方法工艺流程简便，设备容易制造，效率高、成本低、质量好，可进行大规模工业化制备和生产，以满足对有机电致发光材料的需要，还可用此制备方法和原理制取8-羟基喹啉类金属材料的络合物，是理想的制备提取方法。

附图说明：

图1为8-羟基喹啉铝制备工艺流程图

图2为8-羟基喹啉铝回收工艺流程图

图3为8-羟基喹啉铝制备工艺化合反应步骤图

图4为8-羟基喹啉铝制备工艺产物洗涤步骤图

图5为8-羟基喹啉铝制备工艺蒸馏提纯步骤图

图6为8-羟基喹啉铝制备工艺烘干箱结构图

图7为8-羟基喹啉铝回收工艺操作步骤图

图8为反应时间与产率关系图

图中所示，件号清单如下：

1、反应容器，2、水蒸气加热器，3、搅拌器，4、温控计，5、电源，6、容器，7、容器，8、容器，9、过滤器，10、真空泵，11、滤网，12、气压计，13、冷凝器，14，油泵，15、搅拌器，16、搅拌器，17、盖板，18、盖板，19、盖板，20、盖板，21、盖板，22、管路，23、管路，24、管路，25、管路，26、管路，27、截止阀，28、截止阀，29、截止阀，30、截止阀，31、截止阀，32、截止阀，33、容器，34、搅拌器，35、过滤器，36、滤网，37、真空泵，38、容器，39、油泵，40、盖板，41、盖板，42、盖板，43、管路，44、管路，45、截止阀，46、截止阀，47、截止阀，48、水蒸气发生器，49、加热炉，50、蒸馏器，51、加热炉，52、冷凝器，53、容器，54、盖板，55、盖板，56、管路，57、管路，58、管路，59、管路，60、管路，61、管路，62、滤饼63、截止阀65、温控计，66、电源，67、反应容器，68、水蒸气加热器，69、冷凝器，70、容器，71、过滤器，72、真空泵，73、滤网，74、容器，75、油泵，76、容器，77、容器，78、盖板，79、盖板，80、盖板，81、盖板，82、盖板，83、盖板，84、管路，85、管路，86、管路，87、管路，88、管路，89、管路，90、管路，91、截止阀，92、截止阀，93、截止阀，94、截止阀，95、截止阀，96、截止阀，97、截止阀，98、滤饼，100、烘干箱，101、箱盖，102、气口，103、加热炉

实施方式：

以下结合附图对本发明做进一步说明：

图1、3、4、5、6所示，8-羟基喹啉铝的制备工艺操作步骤如下：

化合反应——产物洗涤——烘干——蒸馏提纯——烘干。

化合反应：

反应前将截止阀27、28、29、30、31、32关闭，处于制备前的准工作状态。

在容器6中制备氯化铝蒸馏水溶液，用盖板18封闭，搅拌器15搅拌均匀。

在容器7中制备8-羟基喹啉乙醇溶液，用盖板19封闭，搅拌器16搅拌均匀。

打开截止阀27、28，通过管路22、23同时将两种溶液注入反应容器1中，用盖板17密封，用搅拌器3搅拌混合后的溶液，用温控计4控制反应容器1的温度，打开电源5、水蒸气加热器2，化合反应开始，反应容器1中的温度为70°-80℃，反应时间为3小时，截止阀29、气压计12调节反应容器1内的气压，气压控制在1个大气压内，反应容器1中排放的气体经管路43、气压计12、截止阀29进入冷凝器13，冷凝成液体后经管路26进入容器8中储存，由盖板21封闭，化合反应后关闭截止阀29。

化合反应完成后，打开截止阀31，经管路24将反应后的溶液全部注入过滤器9中，用盖板20密封，关闭截止阀31，开启真空泵10，进行真空抽滤，过滤器9中有致密型滤网11，在真空泵10的抽滤下，滤网11的上部将形成黄色滤饼62，黄色滤饼62就是产物8-羟基喹啉铝，滤液集中在过滤器9的下面，抽滤完成后，关闭真空泵10，打开截止阀30、油泵14，滤液经管路25、44进入容器8中储存，用盖板21封闭，然后关闭截止阀30、油泵14。

产物洗涤：

洗涤前关闭截止阀45、46、47，使其处于洗涤前的准工作状态。

乙醇洗涤：

将化合反应后的滤饼62从过滤器9中取出，放入容器33中，加入乙醇，用盖板40封闭，用搅拌器34搅拌洗涤，洗涤后打开截止阀45，经管路59，将洗涤后的溶液注入过滤器35中，用盖板41封闭，然后关闭截止阀45，打开真空泵37，进行真空抽滤，过滤器35内有致密型过滤网36，在真空泵37的抽滤下，滤网36的上部再次形成滤饼62，滤液集中在过滤器35的下部，抽滤完成后，关闭真空泵37，打开截止阀46、油泵39，洗涤液经管路61、60进入容器38中储存，用盖板42封闭，然后关闭截止阀46、油泵39。

蒸馏水洗涤：

将乙醇洗涤后的滤饼62从过滤器35中取出，再次放入容器33中，加入蒸馏水，按上述步骤进行蒸馏水洗涤。

按上述步骤重复进行乙醇洗涤、蒸馏水洗涤各两次，最后取出滤饼62置于容器中。

第一次烘干：

将洗涤后的滤饼62连同容器一起置于烘干箱100中，盖好箱盖101，打开气口102，加热炉103加热，烘干箱100内的温度为70℃，烘干时间为2小时。

蒸馏提纯：

将第一次烘干后的滤饼62，从过滤器35中取出，放入蒸馏器50中，加入少量蒸馏水，盖板54密封，通过管路56接通水蒸气发生器48，通过管路57接通冷凝器52，冷凝器52通过管路58接通容器53，容器53由盖板55封闭，开启加热炉49，水蒸气发生器48开始加热，当有水蒸气产生时，开启加热炉51，蒸馏器50开始加热，水蒸气加热器48内的气压由截止阀63调节控制，滤饼62经蒸馏后变成气态，经管路57进入冷凝器52，冷凝后的冷凝物经管路58进入容器53中储存，冷凝物即是8-羟基喹啉铝。

从容器53中取出冷凝物，按上述步骤重复进行两次，最后将冷凝物置于容器中。

第二次烘干：

将蒸馏提纯后的冷凝物连同容器一起置于烘干箱100中，盖好箱盖101，打开气口102，加热炉103加热，烘干箱100内的温度为70℃，烘干时间为4小时，第二次烘干完成后，即得到最后的产物8-羟基喹啉铝粉沫。

图2.7所示，回收工艺操作步骤如下：

回收前关闭截止阀91、92、93、94、95、96、97，使其处于回收前的准工作状态。

将制备工艺中储存收集的过滤液、冷凝液置于容器76中，用盖板78封闭。

将制备工艺中储存收集的洗涤液置于容器77中，用盖板79封闭。

打开截止阀91、92、93，将过滤液、冷凝液、洗涤液注入容器67中，用盖板80密封，然后关闭截止阀91、92、93，电源66开启，水蒸气加热器68开始加热，由温控计65控制容器67出气口的温度在78.2℃，乙醇气体通过管路86进入冷凝器69，冷凝后的液体通过管路87进入容器70，由盖板81封闭，容器70中的液体即是乙醇，通过管路88，截止阀97注入专门的容器中储存，以备重新利用。

打开截止阀94，通过管路85将容器67中的剩余溶液注入过滤器71中，由盖板82封闭，过滤器71中有致密型过滤网73，关闭截止阀94，开启真空泵72，进行真空抽滤，在真空泵72的抽滤下，滤网73上将形成滤饼98，抽滤液全部进入过滤器71的下部，抽滤完成后，关闭真空泵72，打开盖板82，取出滤饼98，置于专用容器中，滤饼98即是8-羟基喹啉。

将8-羟基喹啉滤饼98连同容器一起放入烘干箱100中烘干，烘干温度为50℃，时间为4小时，烘干后即是8-羟基喹啉晶体。

打开过滤器71右边的截止阀95、油泵75，将抽滤液通过管路89、90进入容器74中，然后关闭截止阀95、油泵75，容器74中的液体即是未反应的氯化铝溶液，打开截止阀96，将氯化铝溶液置于专用容器中储存，以备利用。

回收工艺中使用的设备可使用制备工艺中的设备，也可分别进行，在制备工艺完成之后，可连续进行回收工艺，这样可节约能源，回收提取利用率高。

在蒸馏提纯8-羟基喹啉铝时，8-羟基喹啉铝由固态变为气态时需要很高的温度，采用普通的蒸馏提纯是难以实现的，当8-羟基喹啉铝与少量的水混合后进入蒸馏器时，水蒸气也同时进入了蒸馏器内，蒸馏器内的压力达到1个大气压时，混合溶液沸腾，8-羟基喹啉铝在低于100℃的温度时，就能成为气体进入冷凝器，冷凝后烘干即可得到高纯度的8-羟基喹啉铝，这种蒸馏提纯工艺是十分重要的。

本专利是采用乙醇作为8-羟基喹啉铝的有机溶剂，而放弃使用常用的甲醇作为有机溶剂，其对比如下：

乙醇：无毒，对8-羟基喹啉的溶解度高，为79.04克/升，成本低，沸点高，为78.2℃，可使反应温度范围提高10℃，对反应溶液的浓度高，为80克/升。

甲醇：有毒，对眼睛有刺激，对8-羟基喹啉的溶解度低，为57.27克/升，成本高，沸点低，为68.5℃，对反应溶液的浓度低，为60克/升。

通过以上对比，乙醇作有机溶剂比甲醇优越的多。

制备8-羟基喹啉铝的化学反应的原理是：

8-羟基喹啉的有机溶液与氯化铝的溶液在一定温度下制得，前述的化学反应方程式：

反应的实质是：8-羟基喹啉与AL³⁺配位时，AL³⁺取代“——OH”的H⁺，然后N原子利用其孤对电子与AL³⁺配位生成以铝离子为中心的五元环六配位的金属螯合物，该反应是配位平衡反应。

国5所示，由于它的化学反应是配位平衡反应，在一定时间的前面产率会迅速提高，但到达这个时间后产率增长速度会降低，近似不变，这个时间就是最佳反应时间，故反应时间与产率之间有一定的产率关系，x为产率指数，h为反应时间，通过测试，最佳反应时间在3小时左右，此时产率指数可迅速上升到60-80％之间，并保持稳定。

制备8-羟基喹啉铝的化学物质配比重量份是在一个予先确定的制备数量的范围内设制的，一般以千克为产物制取配比单位。

制备中使用的各反应容器、储存容器、过滤器、冷凝器、截止网、管路，要保持洁净，以不锈钢材料制作为佳。

Claims (2)

1、一种有机电致发光材料8-羟基喹啉铝的制备方法，其特征是由下列化学物质组合反应而成，其化学物质的配比是：以千克为产物制取单位。

8-羟基喹啉晶体：1048-1058重量份

氯化铝：318-328重量份

乙醇：10233-10533重量份

蒸馏水：1200-1220重量份

化学物质的最佳配比是：以千克为产物制取单位。

8-羟基喹啉晶体：1053重量份

氯化铝：323重量份

乙醇：10383重量份

蒸馏水：1210重量份

制备工艺流程如下：

1)精选原料

对配比所需的原料8-羟基喹啉晶体、氯化铝、乙醇、蒸馏水要进行精选，保证其纯度为99％以上。

2)配制液体

按最佳重量份配比将8-羟基喹啉晶体、乙醇在容器中混合、浸泡、溶解，制成溶液，浓度为70-80克/升。

按最佳重量份配比将氯化铝、蒸馏水在容器中混合、浸泡、溶解，制成溶液，浓度为2-3摩个/升。

3)混合溶液

将8-羟基喹啉晶体、乙醇制成的溶液，与氯化铝、蒸馏水制成的溶液在反应容器中混合，8-羟基喹啉与氯化铝的摩尔比为3∶1。

加入少量有机碱三乙胺，控制酸碱度PH值在6-7个单位。

4)加热、恒温、搅拌、反应

将装有混合溶液的反应容器加热，用温控计控制并恒定温度，其温度控制在70°-80℃，同时用搅拌器搅拌均匀，使其进行化学反应。

化学反应方程式如下：

式中：OH——羟基

      N——氮

      ALCL₃——氯化铝

      O——氧

      AL——铝

      3HCL——盐酸

5)过滤

化学反应完成后，用致密过滤网进行溶液过滤、真空抽滤，将黄色沉淀物过滤分离出来，成滤饼，黄色沉淀物即为8-羟基喹啉铝，并将过滤液收集储存，以备回收利用。

6)洗涤、真空抽滤

将过滤分离出的8-羟基喹啉铝，用乙醇和蒸馏水分别进行洗涤和真空抽滤，并循环进行2-3次。真空抽滤在专用的过滤器中进行，抽滤后的溶液收集储存，以备回收利用。

7)烘干

将洗涤、真空抽滤后的8-羟基喹啉铝置于容器中，并放入烘干箱烘干，烘干温度为70℃，时间为2小时。

8)蒸馏提纯

烘干后的8-羟基喹啉铝用水蒸气蒸馏设备进行提纯，并重复蒸馏两次，使8-羟基喹啉铝由固态变为气态，使气态状的8-羟基喹啉铝蒸出来，置于冷凝器中，进行冷凝处理，冷凝后的固态物质即为8-羟基喹啉铝。

9)二次烘干

对蒸馏提纯后的8-羟基喹啉铝，二次进入烘干箱烘干，烘干温度为70℃，时间为4小时，二次烘干后的固态化学物质即为8-羟基喹啉铝粉沫。

10)检验、测试

对提取的8-羟基喹啉铝粉沫，用专用仪器检验、测试其纯度、色泽、形态、性能，并进行化学分析。

11)包装、储存

对提取的8-羟基喹啉铝粉沫，装入白色透明的玻璃容器或不锈钢容器中，并密闭封存，置于20℃±3℃的阴凉、干燥的环境中，要防水、防潮、防火、防晒、防酸碱侵蚀。

2、根据权利要求1所述的有机电致发光材料8-羟基喹啉铝的制备方法，其特征在于回收工艺流程是：

1)收集溶液

将制备工艺中过滤、真空抽滤、洗涤、冷凝后的溶液收集、储存在各自的容器中。

2)混合溶液

将收集的各种溶液全部置于反应容器中，并进行搅拌、混合均匀。

3)加热分馏、回收乙醇

将混合溶液在反应容器中加热至78.2℃，使其分馏，在78.2℃时的馏份是乙醇气体，乙醇气体通过冷凝器冷凝后成为乙醇液体，乙醇即得到回收。

4)真空抽滤，回收8-羟基喹啉

将分馏后的残余溶液放入过滤器中，进行真空抽滤，在滤网上得到滤饼，滤饼就是未反应完全的8-羟基喹啉，烘干后即可。

5)收集抽滤液，回收氯化铝

将真空抽滤后的溶液收集于专用容器中，此抽滤液即是未反应的氯化铝溶液。

6)储存、利用

将回收的乙醇、8-羟基喹啉、氯化铝溶液，分别储存于各自的容器中，以备重新利用。

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