CN1743966A - 具有咔唑基重复单元的聚合物电荷传输材料 - Google Patents
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Abstract
一种改进的有机光接受器,包括导电基物和在该导电基物上的光电导元件,该光电导元件包括:(a)包括具有如下通式的聚合物电荷传输材料:其中n为平均值大于1的1至100,000之间的整数分布;Y包括芳香基;X为键或连接基团;和(b)电荷产生化合物。还描述了相应的电子照相装置、成像方法和由上述电荷传输材料制备的聚合物电荷传输材料。
Description
技术领域
本发明涉及适用于电子照相的有机光接受器,更具体地,涉及包括具有含至少两个具有咔唑基和芳香基的重复单元的聚合物电荷传输材料的有机光接受器。本发明还涉及制备聚合物电荷传输材料的方法。
背景技术
电子照相中,板式、碟式、薄片式、带式、鼓式等形式的有机光接受器具有在电导的基物上的电绝缘的光电导元件,其成像通过以下进行:首先对光电导层表面均匀地静电充电,接着将充电的表面暴露在光的图案中。曝光选择性地消除了光照射表面见光区域的电荷,从而形成充电和未充电区域的图案,称作潜像。然后在潜像附近提供液体或固体调色剂,调色剂微滴或颗粒沉积在充电或未充电区域附近,从而在光电导层的表面上创造着色的图像。所得到的着色的图像可以被传送到合适的终端或中介接收表面上,如纸,或光电导层能够用作图像终端接受器。成像过程可以重复很多次以完成单个图像,例如,通过叠加不同色彩成分的图像或有效暗调图像,如叠加不同色彩成分的图像以形成全色的最终图像,和/或复制另外的图像。
单层和多层光电导元件都已得到使用。在单层的实施方式中,电荷传输材料和电荷产生材料用聚合物粘合剂相结合,接着沉积在电导的基物上。在多层实施方式中,电荷传输材料和电荷产生材料以分离的层存在于元件中,其每个层可以任选地用聚合物粘合剂相结合并沉积在电导的基物上。对于两-层光电导元件可能有两种布置,在一种两-层布置(″双层″布置)中,电荷产生层沉积在电导的基物上,并且电荷传输层沉积在电荷产生层的顶上。在另外一种两-层布置(″反转双层″布置)中,电荷传输层和电荷产生层的顺序相反。
在单层和多层光电导元件中,电荷产生材料的目的是,在曝光时产生电荷载体(即,空穴和/或电子)。电荷传输材料的目的是接受至少一种类型的电荷载体,并通过电荷传输层转移它们,以促进光电导元件上的表面电荷放电。电荷传输材料可以是电荷传输化合物,电子传输化合物,或二者的结合。当使用电荷传输化合物时,电荷传输化合物接受空穴载体,并通过电荷传输化合物转移它们通过层。当使用电子传输化合物时,电子传输化合物接受电子载体,并通过电子传输化合物转移它们通过层。
发明内容
本发明提供具有良好静电性能如高Vacc和低Vdis的有机光接受器。
第一方面,有机光接受器包括导电基物和在该导电基物上的光电导元件,该光电导元件包括:
(a)包括具有如下通式的聚合物电荷传输材料:
其中n为平均值大于1的1至100,000之间的整数分布;
Y包括芳香基;
X为键或连接基团如-(CH2)n-基团,其中n为1至20的整数,包括1和20,一个或多个亚甲基非必要地被O、S、N、C、B、Si、P、C=O、O=S=O、杂环基、芳香基、NRa基团、CRb基团、CRcRd基团、SiReRf基团、BRg基团或P(=O)Rh基团取代,其中Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg和Rh各自独立地为键、H、羟基、巯基、羧基、氨基、卤素、烷基、酰基、烷氧基、烷基硫烷基(sulfanyl)、链烯基如乙烯基、烯丙基和2-苯基乙烯基、链炔基、杂环基、芳香基、或环基的一部分如环烷基、杂环基和苯并基;和
(b)电荷产生化合物。
提供的有机光接受器可以为以下形式,例如,板、柔性带、柔性碟、薄片,刚性鼓,或围绕刚性或可弯曲的鼓的薄片。在一个实施方式中,有机光接受器包括:(a)光电导元件,其包含电荷传输材料、电荷产生化合物、第二电荷传输材料、和聚合物粘合剂;以及(b)电导基物。
第二方面,本发明特征在于一种电子照相成像装置,其包含:(a)光成像组件;和(b)上述的有机光接受器,其取向于接收来自光成像组件的光。该装置可以进一步包含调色剂分散器,如液体调色剂分散器。对使用含有上述电荷传输材料的光接受器的电子照相成像方法也进行了描述。
第三方面,本发明特征在于一种电子照相的成像方法,其包括(a)对上述有机光接受器的表面施加电荷;(b)在辐照下,对有机光接受器的表面成像曝光,以消除选定区域的电荷,从而形成表面上至少相对充电和未充电区域的图案;(c)将该表面与调色剂接触,如包括着色剂颗粒在有机液体中分散的液体调色剂,以创造出调色的图像;以及(d)转移该调色的图像到基物上。
第四方面,本发明特征在于具有上述通式(1)的电荷传输材料。
第五方面,本发明特征在于制备聚合物电荷传输材料的方法,包括如下步骤:
(a)提供具有如下通式的二咔唑基化合物和具有通式Ha-Y-Ha’
的二卤代芳香化合物的反应混合物:
其中X为键或连接基团,Y包括芳香基,Ha和Ha’各自独立地为卤化物;
(b)将该反应混合物溶于溶剂中形成溶液;和
(c)将该溶液在铜粉、碳酸钾和冠醚的混合物存在下回流。第六方面,本发明特征在于通过将如下通式的二咔唑基化合物、
具有通式Ha-Y-Ha’的二卤代芳香化合物、铜粉、碳酸钾和冠醚的混合物反应制备的聚合物电荷传输材料;其中X为键或连接基团;Y包括芳香基;Ha和Ha’各自独立地为卤化物。
本发明提供用于具有良好的化学和电性能组合的有机光接受器的电荷传输材料。这些光接受器可以与调色剂(如液体调色剂)一起成功地用于产生高质量的图像。成像系统的高质量可以经过反复循环后保持。
本发明的其他特征和优点将会从下面对其具体实施方式的描述,和权利要求中显而易见。
实施方式
这里所述的有机光接受器包含电导基物和光电导元件,该光电导元件包含电荷产生化合物和具有含至少两个具有咔唑基和芳香基的重复单元的聚合物电荷传输材料。这些聚合物电荷传输材料具有用于电子照相的有机光接受器的理想性能。具体而言,本发明的聚合物电荷传输材料具有高电荷载体迁移性和与各种粘合剂材料良好的相容性,并且拥有优越的电子照相性能。根据本发明的有机光接受器通常具有高的光敏感性,低的残余电势,和对循环测试、结晶化和有机光接受器的弯曲和拉伸的高稳定性。该有机光接受器特别适用于激光打印机等,以及传真机、影印机、扫描仪和其他基于电子照相的电子器件。下面按照在激光打印机中应用,更具体地描述这些电荷传输材料的用途,尽管它们在基于电子照相其它器件的应用可以通过以下讨论概括。
为了产生高质量的图像,特别是经过多次循环后,期望电荷传输材料与聚合物粘合剂形成均相的溶液,并且在材料循环期间,在整个有机光接受器材料中保持接近于均相分布。此外,期望增加电荷传输材料能够接受的电荷量(表示为已知的参数:接受电压或″Vacc″),并减少放电时的电荷滞留(表示为已知的参数:放电电压或″Vdis″)。
电荷传输材料材料可包括单体分子(如N-乙基-咔唑-3-醛N-甲基-N-苯基-腙),二聚体分子(如US 6,140,004、6,670,085和6,749,978中公开的),或聚合物分子(如聚(乙烯咔唑))。电荷传输材料可以划分为电荷传输化合物或电子传输化合物。电子照相领域中已知有多种电荷传输化合物和电子传输化合物。电荷传输化合物的非限定性实例包括:例如,吡唑啉衍生物,芴衍生物,噁二唑衍生物,二苯乙烯衍生物,烯胺衍生物、烯胺二苯乙烯衍生物、腙衍生物,咔唑腙衍生物,(N,N-二取代)芳基胺如三芳基胺、聚乙烯咔唑、聚乙烯基芘、聚苊,和如下文献中描述的电荷传输化合物:US专利6,689,523、6,670,085和6,696,209,以及US专利申请10/431,135,10/431,138,10/699,364,10/663,278,10/699,581,10/449,554,10/748,496,10/789,094,10/644,547,10/749,174,10/749,171,10/749,418,10/699,039,10/695,581,10/692,389,10/634,164,10/663,970,10/749,164,10/772,068,10/749,178,10/758,869,10/695,044,10/772,069,10/789,184,10/789,077,10/775,429,10/775,429,10/670,483,10/671,255,10/663,971,10/760,039。上述所有专利和专利申请这里作为参考引入。
电子传输化合物非限定性的实例包括:例如,溴苯胺,四氰基乙烯,四氰基喹啉并二甲烷,2,4,7-三硝基-9-芴酮,2,4,5,7-四硝基-9-芴酮,2,4,5,7-四硝基呫吨酮,2,4,8-三硝基噻吨酮,2,6,8-三硝基-茚并[1,2-b]噻吩-4-酮,和1,3,7-三硝基二苯并噻吩-5,5-二氧化物,(2,3-二苯基-1-亚茚基)丙二腈,4H-噻喃-1,1-二氧化物和其衍生物如4-二氰基亚甲基-2,6-二苯基-4H-噻喃-1,1-二氧化物、4-二氰基亚甲基-2,6-二-间-甲苯基-4H-噻喃-1,1-二氧化物、和不对称取代的2,6-二芳基-4H-噻喃-1,1-二氧化物如4H-1,1-二氧-2-(对-异丙基苯基)-6-苯基-4-(二氰基亚甲基)噻喃和4H-1,1-二氧-2-(对-异丙基苯基)-6-(2-噻吩基)-4-(二氰基亚甲基)噻喃,磷杂-2,5-环己二烯衍生物,(烷氧基羰基-9-亚芴基)丙二腈衍生物如(4-正丁氧基羰基-9-亚芴基)丙二腈、(4-苯乙氧基(phenethoxy)羰基-9-亚芴基)丙二腈、(4-carbitoxy-9-亚芴基)丙二腈、和(4-正丁氧基羰基-2,7-二硝基-9-亚芴基)丙二酸二乙酯,蒽喹啉并二甲烷衍生物如11,11,12,12-四氰基-2-烷基蒽喹啉并二甲烷和11,11-二氰基-12,12-双(乙氧基羰基)蒽喹啉并二甲烷,蒽酮衍生物如1-氯-10-[双(乙氧基羰基)亚甲基]蒽酮、1,8-二氯-10-[双(乙氧基羰基)亚甲基]蒽酮、1,8-二羟基-10-[双(乙氧基羰基)亚甲基]蒽酮、和1-氰基-10-[双(乙氧基羰基)亚甲基]蒽酮,7-硝基-2-氮杂-9-亚芴基-丙二腈,二苯酚合苯醌衍生物,苯醌衍生物,萘醌衍生物,奎宁衍生物,四氰基亚乙基氰基乙烯,2,4,8-三硝基噻吨酮,二硝基苯衍生物,二硝基蒽衍生物,二硝基吖啶衍生物,硝基蒽醌衍生物,二硝基蒽醌衍生物,琥珀酸酐,马来酸酐,二溴马来酸酐,芘衍生物,咔唑衍生物,腙衍生物,N,N-二烷基苯胺衍生物,二苯基胺衍生物,三苯基胺衍生物,三苯基甲烷衍生物,四氰基喹啉并二甲烷,2,4,5,7-四硝基-9-芴酮,2,4,7-三硝基-9-二氰基亚甲基芴酮,2,4,5,7-四硝基呫吨酮衍生物,2,4,8-三硝基噻吨酮衍生物,1,4,5,8-萘双-dicarboximide衍生物如US专利5,232,800、4,468,444和4,442,193中描述的,以及苯基偶氮quinolide衍生物如US专利6,472,514中描述的。在一些有兴趣的实施方式中,电子传输化合物包含(烷氧基羰基-9-亚芴基)丙二腈衍生物,如(4-正丁氧基羰基-9-亚芴基)丙二腈和1,4,5,8-萘双-dicarboximide衍生物。
虽然有许多可获得的电荷传输材料,然而,需要其它的电荷传输材料,以满足电子照相具体应用的各种要求。
电子照相应用中,有机光接受器中的电荷产生化合物吸收光以形成电子-空穴对。在大电场下这些电子-空穴对可以经过适当的时帧传输,使产生该场的表面电荷局部放电。在具体的部位的区域放电导致的表面电荷图案,基本上与光刻画的图案匹配。该电荷图案接着可以用于指导调色剂的沉积。此处描述的电荷传输材料对传输电荷特别地有效,特别是传输来自电荷产生化合物形成的电子-空穴对的空穴。在一些实施方式中,特定的电子传输化合物或电荷传输化合物也可以与本发明的电荷传输材料一起使用。
含有电荷产生化合物和电荷传输材料的层在有机光接受器中。为了使用有机光接受器打印二维图像,有机光接受器具有用于形成至少一部分图像的二维表面。通过循环有机光接受器成像过程接着继续进行,以完成形成整个图像和/或连续图像的处理。
提供的有机光接受器可以为以下形式,例如,板、柔性带、碟、刚性鼓、或围绕刚性或可弯曲的鼓的薄片,等。电荷传输材料可以与电荷产生化合物在同一层和/或与电荷产生化合物不同层。另外的层也可以使用,如下面进一步的描述。
在一些实施方式中,有机光接受器材料包含,例如:(a)电荷传输层,其包含电荷传输材料和聚合物粘合剂;(b)电荷产生层,其包含电荷产生化合物和聚合物粘合剂;以及(c)电导基物。电荷传输层可以在电荷产生层和电导基物之间。可选地,电荷产生层可以在电荷传输层和电导基物之间。在另外的实施方式中,有机光接受器材料具有单层,其具有在聚合物粘合剂中的电荷传输材料和电荷产生化合物。
有机光接受器可以装入电子照相成像装置,如激光打印机。这些器件中,图像从物理实体形成并且转换为光图像,其被扫描入有机光接受器上以形成表面潜像。该表面潜像可以用来吸引调色剂到有机光接受器的表面上,其中该调色剂的图像为与投影在有机光接受器上的光图像相同或相反。调色剂可以是液体调色剂或者干调色剂。调色剂从有机光接受器的表面,随后转移到接收表面,如纸片上。当调色剂转移后,表面放电,材料又准备循环。成像装置可以进一步包含:例如,多个用于转移纸接收介质和/或移动光接受器的支承辊、光成像组件,其带有合适的形成光图像的光学系统、光源,如激光、调色剂源和输送系统以及适当的控制系统。
电子照相的成像过程通常可以包括:(a)对上述有机光接受器的表面施加电荷,(b)在辐照下,成像曝光有机光接受器的表面,以消除选定区域的电荷,从而形成表面上充电和未充电区域的图案;(c)将表面暴露于调色剂如液体调色剂下以吸引调色剂到有机光接受器的充电或放电的区域,该液体调色剂包括用于创造出调色的图像的在有机液体中的着色剂颗粒的分散物;以及(d)转移该调色的图像到基物上。
正如这里描述的,光接受器包括具有如下通式的电荷传输材料:
其中n为平均值大于1的1至100,000之间的整数分布;
Y包括芳香基;
X为键或连接基团如-(CH2)n-基团,其中n为1至20的整数,包括1和20,一个或多个亚甲基非必要地被O、S、N、C、B、Si、P、C=O、O=S=O、杂环基、芳香基、NRa基团、CRb基团、CRcRd基团、SiReRf基团、BRg基团或P(=O)Rh基团取代,其中Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg和Rh各自独立地为键、H、羟基、巯基、羧基、氨基、卤素、烷基、酰基、烷氧基、烷基硫烷基、链烯基如乙烯基、烯丙基和2-苯基乙烯基、链炔基、杂环基、芳香基、或环基的一部分如环烷基、杂环基和苯并基。
杂环基包括在环中具有至少一个杂原子(例如O、S、N、P、B、Si等)的任何单环或多环(例如双环、三环等)。
芳香基可为包含4n+2的π电子的任何共轭环体系。有很多可用于测定芳香性的标准。广泛用于定量估算芳香性的标准是共振能量。具体地,芳香环具有共振能量。在一些实施方案中,芳香环的共振能量为至少10KJ/mol。在另一些实施方案中,芳香环的共振能量大于0.1KJ/mol。芳香环可分类为在4n+2的π电子环中包含至少一个杂原子的芳香杂环,或在4n+2的π电子环中不含杂原子的芳基。芳香基可包括芳香杂环与芳基的组合。然而,芳香杂环或芳基在与4n+2π电子环连接的取代基中可具有至少一个杂原子。此外,芳香杂环或芳基可包括单环或多环(例如双环、三环等)。
芳香杂环的非限制性例子包括呋喃基(furanyl)、苯硫基、吡咯基、吲哚基、咔唑基、苯并呋喃基、苯并苯硫基、二苯并呋喃基、二苯并苯硫基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、四嗪基、petazinyl、喹啉基、异喹啉基、噌啉基、酞嗪基、喹唑啉基、喹喔啉基、萘啶基、吖啶基、菲啶基、菲咯啉基、anthyridinyl、嘌呤基、蝶啶基、咯嗪基、吩嗪基、吩噻嗪基、吩噁嗪基、phenoxathiinyl、二苯并(1,4)二噁烯基、噻蒽基和其组合。芳香杂环还包括通过键(例如双咔唑基)或通过连接基团(如在1,6-二(10H-10-吩噻嗪基)己烷)键合在一起的上述芳香杂环的任何组合。连接基团可包括脂基、芳基、杂环基或其组合。此外,连接基团内可包括至少一个杂原子如O、S、Si和N。
芳基的非限制性例子包括苯基、萘基、苄基或二苯乙炔基、亚联六苯基、菲基、蒽基、晕苯基、二苯乙炔苯基、芴基、fluorenylidenyl、及其组合。芳基还可通过键(如在联苯基中)或连接基团(如在均二苯乙烯基、二苯基砜、芳基胺基中)键合在一起的上述芳基的任何组合。连接基团可包括脂族基、芳基、杂环基或其组合。此外,连接基团可包括至少一个杂原子如O、S、Si和N。
可在化学基团上自由取代以影响化合物的各种物理性能如本领域公知的迁移率、感光性、溶解性、稳定性等。在描述化学取代基中,存在使用语言中的某些惯例。术语“基团”表示一般性描述的化学实体(例如烷基、芳基、亚烷基、亚芳基、苯基、芳香基、杂环基等)可在其上具有与该基团的键结构一致的任何取代基。例如,当使用术语‘烷基’或‘亚烷基’时,该术语将不仅包括未取代的线性、支化和环状烷基或亚烷基如甲基、乙基、乙烯基、异丙基、叔丁基、环己基、环己烯基、十二烷基等,而且包括具有杂原子的取代基如3-乙氧基丙基、4-(N,N-二乙氨基)丁基、3-羟基戊基、2-硫羟基己基、1,2,3-三溴丙基等,和芳香基如苯基、萘基、咔唑基、吡咯等。然而,为与这种命名一致,在上述术语内不包括会改变基础基团的基本键结构的取代基。例如当述及苯基时,在该术语内取代基如2-或4-氨基苯基、2-或4-(N,N-二取代)氨基苯基、2,4-二羟基苯基、2,4,6-三硫代苯基、2,4,6-三甲氧基苯基等可接受,而1,1,2,2,3,3-六甲基苯基取代不可接受,因为这种取代将要求苯基的环键结构变为为非芳环形式。当使用术语部分,如烷基部分或苯基部分时,该术语表示化学材料不被取代。当使用术语烷基部分时,该术语仅表示未被取代的支链、直链或环状烷烃基。
有机光接受器
有机光接受器可以是以下形式,例如,板、薄片、柔性带、碟、刚性鼓、或围绕刚性或柔性鼓的薄片,柔性带和刚性鼓通常用于商品化物品。有机光接受器可以包含,例如,电导基物和在该电导基物上的单层或多层形式的光电导元件。光电导元件可以包含在聚合物粘合剂中的电荷传输材料和电荷产生化合物,其可以在或不在同一层中,以及在一些实施方式的第二电荷传输材料如电荷传输化合物或电子传输化合物。例如,电荷传输材料和电荷产生化合物可以在单层中。然而,在其它实施方式中,光电导元件包含双层构造,其特征在于电荷产生层和分离的电荷传输层。该电荷产生层可以是位于电导基物和电荷传输层之间。可选地,光电导元件可以具有结构,其中电荷传输层在电导基物和电荷产生层之间。
电导基物可以是柔性的,例如作为柔性网或带形式,或非柔性的,例如,鼓的形式。鼓可以具有空心的圆柱形结构,以把鼓安装到驱动装置上使得鼓在成像过程期间转动。典型地,柔性电导基物包含电绝缘的基物和电导材料薄层,其上涂敷有光电导材料。
电绝缘的基物可以是纸或成膜的聚合物如聚酯(即,聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯)、聚酰亚胺、聚砜、聚丙烯、尼龙、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯树脂、聚氟乙烯、聚苯乙烯等。用于支撑基物的聚合物具体实例包括,例如,聚醚砜(STABARTMS-100,购自ICI),聚氟乙烯(Tedlar,购自E.I.DuPont de Nemours & Company),聚双酚-A聚碳酸酯(MAKROFOLTM,购自Mobay Chemical Company)和无定形聚对苯二甲酸乙二醇酯(MELINARTM,购自ICI Americas,Inc.)。电导材料可以是石墨、分散的炭黑、碘、导电聚合物如聚吡咯和Calgon导电聚合物261(商品化购自Calgon Corporation,Inc.,Pittsburgh,Pa.),金属如铝、钛、铬、黄铜、金、铜、钯、镍或不锈钢或金属氧化物如氧化锡或氧化铟。在有特殊兴趣的实施方式中,电导材料为铝。通常,光电导基物具有足够的厚度以提供需要的机械稳定性。例如,柔性网基物通常具有厚度从约0.01到约1mm,而鼓基物通常具有厚度为约0.5mm到约2mm。
电荷产生化合物是能够吸收光以产生电荷载体的材料,如染料或颜料。合适的电荷产生化合物非限定性的实例包括,例如,无金属的酞菁(如,ELA8034无金属的酞菁购自H.W.Sands,Inc.或Sanyo Color Works,Ltd.,CGM-X01),金属酞菁如钛酞菁、铜酞菁、氧钛酞菁(也称为钛氧基氧酞菁,并包括任何能作为电荷产生化合物的结晶相或结晶相混合物)、羟基镓酞菁,方酸鎓盐(squarylium)染料和颜料,羟基-取代的方酸鎓盐(squarylium)颜料,perylimides,多核醌,其购自Allied Chemical Corporation,商品名为INDOFASTTM Double Scarlet、INDOFASTTM Violet LakeB、INDOFASTMBrilliant Scarlet和INDOFASTM Orange,喹吖啶酮购自DuPont,商品名为MONASTRALTM Red、MONASTRALTM Violet和MONASTRALTM Red Y,萘1,4,5,8-四羧酸衍生颜料包括perinones,四苯并卟啉和四萘并卟啉,靛-和硫靛染料,苯并噻吨-衍生物,苝3,4,9,10-四羧酸衍生颜料,多偶氮-颜料包括双偶氮-、三偶氮-和四偶氮-颜料,多次甲基染料,含有喹唑啉基的染料,叔胺,无定形硒,硒合金如硒-碲、硒-碲-砷和硒-砷,硫硒化镉,硒化镉,硫化镉及其混合物。对于一些实施方式,电荷产生化合物包含氧钛酞菁(例如,其任何相),羟基镓酞菁或其组合。
本发明的光电导层可非必要地包含第二种电荷传输材料,其可为电荷传输化合物、电子传输化合物或其组合。通常,本领域已知的任何电荷传输化合物或电子传输化合物可用作第二种电荷传输化合物。
电子传输化合物和紫外光稳定剂可具有协同关系用于在光电导体中提供理想的电子流动。紫外光稳定剂的存在改变了电子传输化合物的电子传输性能,以改善复合物的电子传输性能。紫外光稳定剂可以为紫外光吸收剂或能捕获自由基的紫外光抑制剂。
紫外光吸收剂能够吸收紫外辐照和将其作为热消散掉。紫外光抑制剂被认为能够捕获通过紫外光产生的自由基,并且在捕获自由基后,随后产生活性稳定剂部分同时消除能量。由于紫外光稳定剂和电子传输化合物的协同关系,紫外光稳定剂具体的优点可能不是它们的紫外光稳定能力,虽然紫外光稳定能力可以进一步有利地降低有机光接受器随时间退化。有机光接受器改善的协同性能,该有机光接受器具有包含电子传输化合物和紫外光稳定剂的层,在以下进一步描述:待批美国专利申请第10/425,333号,申请日为2003年4月28日,Zhu,其题为″具有光稳定剂的有机光接受器″,在此引为参考。
合适的非限定性的光稳定剂实例包括:例如,位阻三烷基胺如Tinuvin144和Tinuvin 292(获自Ciba Specialty Chemicals,Terrytown,NY)、位阻烷氧基二烷基胺如Tinuvin 123(获自Ciba Specialty Chemicals)、苯并三唑如Tinuvan 328、Tinuvin 900和Tinuvin 928(获自Ciba Specialty Chemicals)、二苯甲酮如Sanduvor 3041(获自Clariant Corp.,Charlotte,N.C.)、镍化合物如Arbestab(获自Robinson Brothers Ltd,West Midlands,Great Britain)、水杨酸酯、氰基肉桂酸酯、丙二酸亚苄基酯、苯甲酸酯、草酰二苯胺如Sanduvor VSU(获自Clariant Corp.,Charlotte,N.C.)、三嗪如Cyagard UV-1164(获自CytecIndustries Inc.,N.J.)、聚合空间位阻胺如Luchem(获自Atochem North America,Buffalo,NY)。
在一些实施方式中,光稳定剂选自具有下述通式的位阻三烷基胺:
其中R1、R2、R3、R4、R6、R7、R8、R10、R11、R12、R13、R15各自独立为氢、烷基、酯或醚基;R5、R9、R14独立为烷基;X是连接基团选自-O-CO-(CH2)m-CO-O-,其中m在2-20之间。
粘合剂通常能够分散或溶解电荷传输此阿里(在电荷传输层或单层结构的情况下)、电荷产生化合物(在电荷产生层或单层结构的情况下)和/或用于适当实施方式的电子传输化合物。用于电荷产生层和电荷传输层的合适粘合剂的实例通常包括如:苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、改性丙烯酸酯类聚合物、聚醋酸乙烯酯、苯乙烯-醇酸树脂、大豆-烷基树脂、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、苯乙烯聚合物、聚乙烯醇缩丁醛、醇酸树脂、聚酰胺、聚氨酯、聚酯、聚砜、聚醚、聚酮、苯氧基树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚硅氧烷、聚(羟基醚)树脂、聚羟基苯乙烯树脂、酚醛清漆、苯基缩水甘油醚-双环戊二烯共聚物、用于上述聚合物单体的共聚物及其结合。具体合适的粘合剂包括例如聚乙烯醇缩丁醛、聚碳酸酯和聚酯。聚乙烯醇缩丁醛的非限定性例子包括获自Sekisui Chemical Co.Ltd.,Japan的BX-1和BX-5。合适的聚碳酸酯的非限制性例子包括衍生自双酚-A的聚碳酸酯A(例如Iupilon-A,购自Mitsubishi Engineering Plastics,或Lexan 145,购自General Electric);衍生自环亚己基双酚的聚碳酸酯Z(例如Iupilon-Z,购自Mitsubishi EngineeringPlastics Corp,White Plain,New York);和衍生自甲基双酚A的聚碳酸酯C(购自Mitsubishi Chemical Corporation)。合适的聚酯粘结剂的非限制性例子包括邻位-聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如OPET TR-4,购自Kanebo Ltd.,Yamaguchi,Japan)。
任何一层或多层的合适的任选添加剂包括例如抗氧化剂、偶联剂、分散剂、固化剂、表面活性剂及其组合。
光电导元件的总厚度一般为约10至约45μm。在具有分离电荷产生层和分离电荷传输层的双层实施方式中,电荷产生层厚度通常为约0.5至约2μm,电荷传输层的厚度通常为约5至约35微米。在电荷传输材料和电荷产生化合物在同一层的实施方式中,具有电荷产生化合物和电荷传输组合物的层通常厚度为约7至约30μm。在具有特定电子传输层的实施方式中,电子传输层的平均厚度为约0.5至约10μm,在另一些实施方式中该层厚度为约1至约3μm。通常地,电子传输外涂层可以提高机械抗磨性,提高对载液和大气湿度的抵抗性,减少电晕气体导致的光接受器降解。本领域普通技术人员将认识到上述的明确范围内的其它厚度范围是预期的,并且是在本发明的公开范围内。
通常地,对于此处所描述的有机光接受器,基于光电导层的重量,电荷产生化合物的量为约0.5重量%-约25重量%,在另外的实施方式中,其量为约1重量%-约15重量%,在另一些实施方式中,其量为约2重量%-约10重量%。电荷传输材料的量基于光电导层的重量为约10重量%-约80重量%,在另外的实施方式中,其量为约35重量%-约60重量%,在另一些实施方式中,其量为约45重量%-约55重量%,基于光电导层的重来。如果存在任选的第二电荷传输材料,基于光电导层的重量其量至少为约2重量%,在另外的实施方式中,其量为约2.5重量%-约25重量%,在另一些实施方式中基于光电导层的重量其量为约4重量%-约20重量%。粘合剂的量基于光电导层的重量为约15重量%-约80重量%,在另一些实施方式中,其量为约20重量%-75重量%,基于光电导层的重量。本领域普通技术人员将认识到上述组合物的明确范围内的其它范围是预期的,并且是在本发明的公开范围内。
对具有分离电荷产生层和电荷传输层的双层实施方式,基于电荷产生层的重量,电荷产生层通常包含的粘合剂的量为约10重量%-约90重量%,在一些实施方式中,其量为约15重量%-约80重量%,在另一些实施方式中其量为约20重量%-75重量%。如果在电荷产生层中存在任选的电荷传输材料,基于电荷产生层的重量,电荷传输材料的量通常为至少2.5重量%,在一些实施方式中其量为约4重量%-约30重量%,在另一些实施方式中其量为约10重量%-约25重量%。电荷传输层通常包含的粘合剂量为约20重量%-约70重量%,在另一些实施方式中该粘合剂量为约30重量%-约50重量%。本领域普通技术人员,将认识到上述明确范围内的其它双层实施方式中粘合剂的浓度范围是预期的,并且是在本发明的公开范围内。
在包含电荷产生化合物和电荷传输材料的单层实施方式中,光电导层通常包含粘合剂、电荷传输材料和电荷产生化合物。基于光电导层的重量,电荷产生化合物的量为约0.05重量%-约25重量%,在另一些实施方式中其量为约2重量%-约15重量%。基于光电导层的重量,电荷传输材料的量为约10重量%-约80重量%,在一些实施方式中其量为约25重量%-约65重量%,在另一些实施方式中其量为30重量%-约60重量%,在另外的实施方式中其量为约35重量%-约55重量%,光电导层的其余部分包括粘合剂和任选的添加剂,如任何常规添加剂。具有电荷传输组合物和电荷产生化合物的单层,通常含有约10重量%-约75重量%的粘合剂,在一些实施方式中粘合剂量为约20重量%-约60重量%,在另一些实施方式中其量为约25重量%-约50重量%。任选地,具有电荷产生化合物和电荷传输材料的层可以包括第二电荷传输材料,如果存在任选的第二电荷传输材料,基于光电导层的重量其量通常为至少约2.5重量%,在一些实施方式中其量为约4重量%-约30重量%,在另一些实施方式中其量为约10重量%-约25重量%。本领域普通技术人员,将认识到上述层中明确组成范围内的其它组成范围是预期的,并且是在本发明的公开范围内。
通常,具有电子传输层的任何层可以有利地进一步含有紫外光稳定剂。特别地,电子传输层通常可以包括电子传输化合物、粘合剂和任选的紫外光稳定剂。包含电子传输化合物的外涂层进一步详述于Zhu等人的待批美国专利申请号10/396,536,题目为“具有电子传输层的有机光接受器”,在此引为参考。例如,上述的电子传输化合物可以用作此处所述的光电导体的释放层。基于电子传输层的重量,电子传输层中的电子传输化合物量可为约10重量%-约50重量%,在另一些实施方式中其量为约20重量%-约40重量%。本领域普通技术人员,将认识到上述明确范围内的其它组成范围是预期的,并且是在本发明的公开范围内。
如果在光电导体的一层或多个适当的层中存在紫外光稳定剂,其量基于特定层的重量通常为约0.5重量%-约25重量%,在一些实施方式中其量为约1重量%-约10重量%。本领域普通技术人员,将认识到上述明确范围内的其它组成范围是预期的,并且是在本发明的公开范围内。
例如,光电导层可以按如下方法形成:将诸如一种或多种电荷产生化合物、本发明的电荷传输材料、第二种电荷传输材料如电荷传输化合物或电子传输化合物、紫外光稳定剂、聚合物粘合剂分散或溶解到有机溶剂中,然后将分散液和/或溶液涂敷各自的底层上并干燥涂层。特别地,可使用高剪切均质化、球磨、立式球磨、高能量珠(砂)磨或其它减小尺寸的方法,或本领域内公知在形成分散物时的减小尺寸的混合方法来分散组分。
光接受器可以任选地包括一层或多层附加层。附加层可以是,例如,内层或外涂层,例如阻隔层、释放层、保护层或粘附层。释放层或保护层可以为光电导元件的最外层,阻隔层可以是释放层和光电导元件之间的夹层或用做光电导元件的外涂层。阻隔层保护它的下层不受磨损。粘附层位于光电导元件、阻隔层和释放层、或它们的任意组合之间,并改善了它们之间的粘附力。内层为电荷阻断层并且位于电导基物和光电导元件之间。内层同样可以改善电导基物和光电导元件之间的附着力。
合适的阻隔层包括,例如,涂层如可以交联的硅氧烷醇-胶体状的二氧化硅涂层和羟基化倍半硅氧烷-胶体状二氧化硅涂层,和有机粘合剂如聚乙烯醇,甲基乙烯基醚/马来酸酐共聚物,酪蛋白,聚乙烯基吡咯烷酮,聚丙烯酸,明胶,淀粉,聚氨基甲酸酯,聚酰亚胺,聚酯,聚酰胺,聚醋酸乙烯酯,聚氯乙烯,聚偏二氯乙烯,聚碳酸酯,聚乙烯醇缩丁醛,聚乙烯醇乙酰缩乙醛(poly(vinyl acetoacetal)),聚乙烯缩甲醛,聚丙烯腈,聚甲基丙烯酸甲酯,聚丙烯酸酯,聚乙烯咔唑,上述聚合物所用单体的共聚物,氯乙烯/醋酸乙烯酯/乙烯醇三元共聚物,氯乙烯/醋酸乙烯酯/马来酸三元共聚物,乙烯/醋酸乙烯酯共聚物,氯乙烯/偏二氯乙烯共聚物,纤维素聚合物,和其混合物。上述的阻隔层任选地包含小的无机颗粒如热解法二氧化硅,二氧化硅,二氧化钛,氧化铝,氧化锆或其组合。阻隔层进一步描述于作者为Woo等的美国专利6,001,522,题目为“用于包含有机聚合物和二氧化硅的光电导元件的阻隔层”,在此引为参考。顶层的释放层可以包含任何本领域公知的释放层组合物。在一些实施方式中,释放层为氟化聚合物、硅氧烷聚合物、氟硅氧烷聚合物、硅烷、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯,或其组合。释放层可以包含交联聚合物。
释放层可以包括,例如,任何本领域中公知的释放层组合物。在一些实施方式中,释放层包含氟化聚合物、硅氧烷聚合物、氟硅氧烷聚合物、聚硅烷、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物、氨基甲酸乙酯树脂、氨基甲酸乙酯-环氧树脂、丙烯酸化的氨基甲酸乙酯树脂、氨基甲酸乙酯-丙烯酸酯类树脂,或其组合。在另外的实施方式中,释放层可以包含交联聚合物。
保护层可以保护有机光接受器免受化学和机械降解。保护层可以包含任何本领域中公知的保护层组合物。在一些实施方式中,保护层是氟化聚合物、硅氧烷聚合物、氟硅氧烷聚合物、聚硅烷、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物、氨基甲酸乙酯树脂、氨基甲酸乙酯-环氧树脂、丙烯酸化的氨基甲酸乙酯树脂,氨基甲酸乙酯-丙烯酸酯类树脂,或其组合。在尤其感兴趣的实施方式中,保护层为交联聚合物。
外涂层可以包含电子传输化合物,对其进一步描述在作者为Zhu等人的待批美国专利申请10/396,536中,申请日为2003年3月25日,题目为“具有电子传输层的光接受器”,该申请在此引为参考。例如,如上所述的电子传输化合物可用于本发明的释放层。基于释放层的重量,外涂层中电子传输化合物的量为约2重量%-约50重量%,在另一些实施方式中其量为约10重量%-约40重量%。本领域普通技术人员,将认识到上述明确范围内的其它组成范围是预期的,并且是在本发明的公开范围内。
通常地,粘附层包含成膜聚合物,如聚酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氨基甲酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚(羟基氨基醚)等。阻隔层和粘附层进一步描述在Ackley等人的美国专利申请6,180,305中,题目为“用于液体电子照相的有机光接受器”,在此引为参考。
内层(sub-layer)可以包含,例如聚乙烯醇缩丁醛、有机硅烷、可水解的硅烷、环氧树脂、聚酯、聚酰胺、聚氨基甲酸酯、纤维素等。在一些实施方式中,内层的干厚度为约20埃-约20000埃之间。包含金属氧化物电导颗粒的内层厚度可为约1微米-约25微米之间。本领域普通技术人员,将认识到上述明确范围内的其它组成和厚度范围是预期的,并且是在本发明的公开范围内。
此处所描述的电荷传输材料以及包括这些化合物的光接受器,均适用于使用干调色剂或液体调色剂显影的成像方法中。例如,本领域中公知的一些干调色剂或液体调色剂都可用于本发明中的方法或装置中。液体调色剂显影是期望的,因为与干调色剂相比,它具有能提供更高分辨率图像、固定图像所需能量更低等优点,合适的液体调色剂的实例是本领域公知的。液体调色剂通常包含分散在载液中的调色剂颗粒。调色剂颗粒可以包含着色剂/颜料、树脂粘合剂、和/或电荷导向剂(director),在液体调色剂的一些实施方式中,树脂与颜料的比例从1∶1到10∶1,在另一些实施方式中,比例从4∶1到8∶1。液体调色剂进一步描述于美国公开专利申请2002/0128349中,题目为“包含稳定有机溶胶的液体油墨”;和2002/0086916中,题目为“包含处理过的着色剂颗粒的液体油墨”;和美国专利6,649,316中,题目为“用于液体电子照相的相变显影剂”,所有三篇文献在此全部引为参考。
电荷传输材料
这里描述的有机光接受器包括含如下通式的电荷传输材料:
其中n为平均值大于1的1至100,000之间的整数分布;
Y包括芳香基;
X为键或连接基团如-(CH2)n-基团,其中n为1至20的整数,包括1和20,一个或多个亚甲基非必要地被O、S、N、C、B、Si、P、C=O、O=S=O、杂环基、芳香基、NRa基团、CRb基团、CRcRd基团、SiReRf基团、BRg基团或P(=O)Rh基团取代,其中Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg和Rh各自独立地为键、H、羟基、巯基、羧基、氨基、卤素、烷基、酰基、烷氧基、烷基硫烷基、链烯基如乙烯基、烯丙基和2-苯基乙烯基、链炔基、杂环基、芳香基、或环基的一部分如环烷基、杂环基和苯并基。
在一些实施方案中,这里描述的有机光接受器可包括通式(I)的改进电荷传输材料,其中Y包括芳胺基,如(N,N-二取代)芳胺基(如三芳氨基、烷基二芳胺基和二烷基芳胺基)、咔唑基和久洛里定基。在其它感兴趣的实施方案中,Y选自下式:
其中m为1至30的整数,R1、R2、R3和R4各自独立地包括H、羟基、羧基、氨基、烷基、酰基、烷氧基、链烯基如乙烯基、烯丙基、2-苯基乙烯基、链炔基、杂环基或芳香基。在进一步感兴趣的实施方案中,上述Y基团的通式包括选自如下的至少一种取代基:羟基、巯基、羧基、氨基、卤素、腙基、吖嗪基、烯胺基、均二苯乙烯基、烯胺均二苯乙烯基、芳胺基、烷基、酰基、烷氧基、烷基硫烷基、链烯基、链炔基、杂环基、芳香基和环基如环烷基、杂环基和苯并基。在另外感兴趣的实施方案中,X为键或-CH=N-Z-N=CH-基,其中Z为键、亚烷基、亚链烯基、亚链炔基或亚芳基。
在本发明式(I)内,合适电荷传输材料的具体非限制性例子具有如下结构:
其中n为平均值大于1的1至100,000之间的整数分布。
合成电荷传输材料
本发明电荷传输材料成可通过如下多步合成工艺之一制备,尽管本领域普通技术人员可基于这里的公开使用其它合适的合成工艺。
式(I)的电荷传输材料的一般合成工艺
式(I)的电荷传输材料可通过在铜粉末、碳酸钾和冠醚的混合物存在下在高温下加热或回流式(II)的二咔唑基化合物和具有式Ha-Y-Ha’的二卤代芳香化合物的反应混合物来制备,其中X为键或连接基团,其中Y包括芳香基;Ha和Ha’各自独立为卤化物,如氟化物、氯化物、溴化物和碘化物。反应混合物可进一步包括溶剂如醚、醇、烃和酮。反应的一些例子描述S.Grigalevicius等人的论文(Polymer,Vol.43,p.2603(2002))中,该论文这里作为参考引入。
星号(*)表示聚合物上的末端基团,其可在不同聚合物单元之间变化,取决于在聚合步骤结束时特定聚合工艺的状态。末端基团的非限制性例子包括H和Ha,其中Ha为卤化物。式(I)中的n为平均值大于1的1至100,000之间的整数分布。在一些感兴趣的实施方案中,n为5至10,000之间的整数分布。在其它感兴趣的实施方案中,n为10至5000之间的整数分布。
在一些感兴趣的实施方案中,式(II)的二咔唑基化合物的X基团为键。该二咔唑基化合物可按如下论文中描述的工艺在氯化铁(FeCl3)存在下氧化偶联相应的咔唑制备:D.B.Romero等人,Synth.Met.,Vol.80,p.271(1996),该文献这里引入作为参考。
式(II)其中X为键
在其它感兴趣的实施方案中,二咔唑基化合物的X基团为连接基团如-(CH2)n-基团,其中n为1至20的整数,包括1和20,一个或多个亚甲基非必要地被O、S、N、C、B、Si、P、C=O、O=S=O、杂环基、芳香基、NRa基团、CRb基团、CRcRd基团、SiReRf基团、BRg基团或P(=O)Rh基团取代,其中Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rf和Rg各自独立地为键、H、羟基、巯基、羧基、氨基、卤素、烷基、酰基、烷氧基、烷基硫烷基、链烯基如乙烯基、烯丙基和2-苯基乙烯基、链炔基、杂环基、芳香基、或环基的一部分如环烷基、杂环基和苯并基。在其它感兴趣的实施方案中,X连接基团为-CR5=N-Z-N=CR5-基团,其中Z为键、亚烷基、亚链烯基、亚链炔基或亚芳基;R5包括H、烷基、链烯基、链炔基或芳香基。在进一步感兴趣的实施方案中,Z基团为键、亚苯基、亚甲基、亚乙基、亚丙基或亚丁基。在其它感兴趣的实施方案中,X连接基团可为。通常,本领域普通技术人员可选择与粘结剂反应的交联剂的合适官能团,或类似地,本领域普通技术人员可选择与交联剂的官能团反应的粘结剂的合适官能团
式(III) 式(II)其中X为-CR5=N-Z-N=CR5基团
式(II)中X基团为-CR5=N-Z-N=CR5-基团的二咔唑基化合物可通过具有酰基(-COR5)(其中R5包括H、烷基、链烯基、链炔基或芳香基;和R6包括H或N-H键的保护基团)的式(III)的化合物与具有式H2N-Z-NH2(其中Z为键、亚烷基、亚链烯基、亚链炔基或亚芳基)的二胺化合物反应制备。酰基可在咔唑环的1、2、3或4位置。H2N-Z-NH2的非限制性例子包括肼、亚芳基二胺如亚苯基二胺,和亚烷基二胺如乙二胺和亚甲基二胺。在一些感兴趣的实施方案中,若式(III)的这种9H-咔唑衍生物稳定则R6可为H。否则,R6可为N-H键的保护基团。N-H键的保护基团的非限制性例子包括酰基衍生物、脲和氨基甲酸乙酯型衍生物、烷基和酰基衍生物、甲亚胺衍生物、1,3-二羰基衍生物、N-亚硝基衍生物、N-硝基衍生物、磷酰基衍生物、亚磺酰衍生物、磺酰基衍生物、N-磺酸衍生物和三烷基甲硅烷基衍生物。上述N-H键的保护基团的形成和除去由J.W.Barton描述于“Protective Groups inOrganic Chemistry,”第二章,J.F.W.McOmie编辑(1975)中,该文献这里引入作为参考。
通常,本领域普通技术人员可用可与H2N-Z-NH2中的H2N基团反应的第一官能团如羧酸基和酸酐基代替式(III)的-C(=O)R5基团。类似地,H2N-Z-NH2中的H2N基团可分别被第二官能团和第三官能团取代,该两种官能团都可与式(III)的-C(=O)R5基团反应。第二官能团和第三官能团可以相同或不同。第二官能团和第三官能团非限制性例子包括羟基、巯基、负碳离子基团或其前体、卡宾基团或其前体、烯胺基团或其前体、和氮宾基团或其前体。此外,本领域普通技术人员可分别用第一官能团、第二官能团和第三官能度取代式(III)的-C(=O)R5基团和H2N-Z-NH2中的H2N基团,其中第一官能团对第二官能团和第三官能团具有活性。
具有式Ha-Y-Ha’的二卤代芳香化合物可通过卤化芳香化合物Y制备。常规的卤化试剂可用于卤化芳香化合物Y。在一些感兴趣的实施方案中,Y包括芳胺如(N,N-二取代)芳胺、取代和未取代的咔唑,以及取代和未取代的久洛里定,卤化试剂包括碘化钾、碘酸钾和乙酸的混合物。该卤化反应描述于如下论文中:S.Grigalevicius等,Polymer,Vol.43,p.2603(2002),引用S.Tucker,J.Chem.Soc.,p.548(1926),该两篇论文这里引入作为参考。
在另外感兴趣的实施方案中,Y选自下式:
和
其中m为1至30的整数;R1、R2、R3和R4各自独立地包括H、羟基、羧基、氨基、烷基、酰基、烷氧基、链烯基、链炔基、杂环基或芳香基。在其它感兴趣的实施方案中,式(III)-(VI)可进一步包括选自羟基、巯基、羧基、氨基、卤素、烷基、酰基、烷氧基、烷基硫烷基、链烯基、链炔基、芳香基和环基的至少一个取代基。
通常,具有式(III)或(IV)的芳香化合物可自供货商如Aldrich商购。具有式(V)的芳香化合物可通过将相应的咔唑和二卤烷在相转移催化剂如硫酸氢四丁基铵和碱如氢氧化钾存在下在溶剂中回流制备。具有式(VI)的芳香化合物可通过按照与如下论文中描述的类似工艺在氯化铁(FeCl3)存在下氧化偶联相应的咔唑制备:D.B.Romero等人,Synth.Met.,Vol.80,p.271(1996),该文献这里引入作为参考。
本发明将借助下面的实施例进一步描述。
实施例
实施例1-
合成电荷传输材料
本实施例描述化合物(1)-(5)的合成,其中标号是指上面的通式标号。
制备化合物(1)-(5)的前体
3,3′-双咔唑.3,3′-双咔唑通过按照D.B.Romero等人在论文Synth.Met.,Vol.80,p.271(1996)(该文献这里引入作为参考)中描述的类似工艺在氯化铁(FeCl3)存在下氧化偶联咔唑制备。在装有回流冷凝器的250ml三颈圆底烧瓶中,将无水氯化铁(III)(购自Acros)(20g,0.12mol)加入9H-咔唑(5g,0.03mol,购自Aldrich)在100ml氯仿的磁搅拌溶液中。将该反应混合物在室温下搅拌30分钟,然后倾入大大过量的甲醇中。过滤分离沉淀的物质,然后将粗产物通过用硅胶的柱色谱(使用己烷与乙酸乙酯体积比1∶1的洗脱混合物)纯化。3,3’-双咔唑(FW=332.397)的收率为62%(3.13g)。产品的质谱峰用如下m/z峰表征:333.6(95%,M+1).
3,6-二碘-9-(2-乙基己基)咔唑.3,6-二碘-9-(2-乙基己基)咔唑按照按照C.Beginn等人在论Macromol.Chem.Phys.,Vol.195,p.2353(1994)(该文献这里引入作为参考)中描述的类似工艺在相转移催化剂存在下通过3,6-二碘-9H-咔唑与2-乙基己基溴的烷基化反应制备。3,6-二碘-9H-咔唑按照S.Grigalevicius等人在论文Polymer,Vol.43,p.2603(2002),引用S.Tucker,J.Chem.Soc.,p.548(1926)(该两篇文献这里引入作为参考)中描述的类似工艺通过9H-咔唑与碘化钾、碘酸钾和乙酸的混合物反应制备。
在装有磁搅拌器和回流冷凝器的100ml圆底烧瓶中将3,6-二碘咔唑(4.19g,0.01mol)、2-乙基己基溴(2.89g,0.015mol)和硫酸氢四丁基铵(0.1g,0.003mol)的混合物溶于20ml丙酮中。将该混合物回流并加入粉末状氢氧化钠(1.2g,0.03mol)。将反应混合物回流4小时后,除去丙酮溶剂并将反应产品溶于100ml乙醚中。将获得的悬浮液过滤并将沉淀物用乙醚洗涤。除去乙醚溶剂后,将产品从甲醇与甲苯的体积比3∶1的混合物进行两次重结晶纯化。3,6-二碘-9-乙基己基咔唑(FW=531.21)的收率为2.16g(41%黄色晶体)。测得产品的熔点为99-100.5℃。产品的质谱峰用如下m/z峰表征:531.3(M+1)。
1,6-二(3-碘-9-咔唑基)己烷.1,6-二(3-碘-9-咔唑基)己烷可按照S.Grigalevicius等人在论文“Synthesis and properties of the polymers containing3,3’-dicarbazyl units in the main chain and their model compounds,”Polymer,Vol.43,p.5693(2002)(该文献这里引入作为参考)中描述的工艺制备。
1,12-二(3-碘-9-咔唑基)十二烷.1,12-二(3-碘-9-咔唑基)十二烷可按照S.Grigalevicius等人在论文“Synthesis and properties of the polymers containing3,3’-dicarbazyl units in the main chain和their model compounds,”Polymer,Vol.43,p.5693(2002)(该文献这里引入作为参考)中描述的工艺制备。
二(4-碘苯基)乙胺.二(4-碘苯基)乙胺可按照S.Grigalevicius等人在论文Polymer,Vol.43,p.2603(2002)(该文献这里引入作为参考)中描述的工艺通过二苯基乙胺(购自Aldrich,Milwaukee,WI)与碘化钾、碘酸钾和乙酸的混合物反应制备。
3,3′-双(9-乙基-咔唑).3,3′-双(9-乙基-咔唑)可按照D.B.Romero等人在论文Synth.Met.,Vol.122,p.271(1996)(该文献这里引入作为参考)中描述的类似工艺通过在氯化铁(FeCl3)存在下氧化偶联9-乙基-咔唑(购自AldrichMilwaukee,WI)制备。
化合物(1)
将3,3′-双咔唑(0.91g,2.74mmol)和3,6-二碘-9-(2-乙基己基)咔唑(1.45g,2.74mmol)的混合物溶于20ml干燥1,2-二氯苯中形成溶液。然后将铜粉(0.69g,11mmol)、碳酸钾(3.0g,21.7mmol)和18-冠-6醚(0.14g,0.53mmol)的混合物加入溶液中。将反应混合物加热至170℃并搅拌72小时后,在反应混合物仍然热时滤出无机组分。通过用己烷与甲醇的体积比1∶1的混合物自粗产品的二氯苯溶液沉淀更纯的产品,将该粗产品纯化。将该沉淀过程重复数次。过滤沉淀的产品并用热甲醇萃取120小时,由此除去18-冠-6残余物和低分子量成份。化合物(1)的收率为29%(0.49g)。该产品在CDCl3中的1H-NMR光谱(100MHz)由如下化学位移表征(δ,ppm):0.75-1.16(m,6H,CH3);1.22-1.61(m,8H,CH2);2.1-2.34(m,1H,CH),4.06-4.43(m,N-CH2),7.19-7.46(m,Ar)。产品的红外吸收光谱用如下波数表征(KBr窗,cm-1):3047(C-H,Ar);2955,2927,2871(C-H,Alk);1493,801(C=C,Ar)。
化合物(2)
化合物(2)可按照化合物(1)的工艺制备,不同的是用1,6-二(3-碘-9-咔唑基)己烷取代3,6-二碘-9-(2-乙基己基)咔唑。
化合物(3)
化合物(3)可按照化合物(1)的工艺制备,不同的是用1,12-二(3-碘-9-咔唑基)十二烷取代3,6-二碘-9-(2-乙基己基)咔唑。
化合物(4)
化合物(4)可按照化合物(1)的工艺制备,不同的是用二(4-碘苯基)乙胺取代3,6-二碘-9-(2-乙基己基)咔唑。
化合物(5)
化合物(5)可按照化合物(1)的工艺制备,不同的是用3,3′-双(9-乙基-咔唑)取代3,6-二碘-9-(2-乙基己基)咔唑。
实施例2-
电荷迁移率测量
本实施例描述了用实施例1中描述对电荷传输材料形成的样品的电荷迁移率的测量。
样品1
将0.1g化合物(1)和0.1g聚碳酸酯Z溶解于2ml的四氢呋喃中。采用浸渍辊将溶液涂到具有电导铝层的聚酯薄膜上。在80℃下干燥涂层1h后,形成了10μm厚的明亮涂层。测量样品的空穴迁移率并将结果在表1中给出。
实施例 | μ0(cm2/V·s) | μ(cm2/V·s)在6.4×105V/cm下 | α(cm/V)0.5 | 电离电势(eV) |
化合物(1) | / | / | / | 5.35 |
样品1 | ~4.0×10-10 | ~2.0×10-7 | ~0.008 | / |
迁移率测量
可按照如下工艺测量式(I)的电荷传输材料的迁移率。对每个样品进行正电晕充电,一直达到其表面电势U,并用2ns的氮激光脉冲进行照射。空穴迁移率μ可根据下文描述的方法加以确定:Kalade等,“Insvestigation ofcharge carrier transfer in electrophotographic layers of chalkogenide glasses”,Proceeding IPCS 1994:The Physics and Chemistry of Imaging Systems,Rochester,NY,pp.747-752,在此引为参考。重复测量空穴迁移率,其中适当的改变充电状态将样品充电到不同的U值,这相当于在层E中有不同的电场强度,这种依赖关系可近似地以如下公式表示:
此处,E为电场强度,μ0为零电场迁移率,α为普尔-弗兰克(Pool-Frenkel)参数。根据这些测量方法,四个样品在6.4×105V/cm场强下测量的迁移率表征参数μ0、α值和迁移率值见表1。
实施例3-
电离电势测量
可按照如下工艺测量式(I)的电荷传输材料的电离
电势。为了进行电离
电 势的测量,将2mg电荷传输材料在0.2ml四氢呋喃中的溶液涂覆到20cm2的基物表面上形成约0.5μm厚的电荷传输材料的薄层。基物为涂布有0.4μm厚甲基纤维素内层的镀铝聚酯膜。
电离电压可按照Grigalevicius等,“3,6-Di(N-diphenylamino)-9-phenylcarbazole and its methyl-substituted derivative as novel hole-transportingamorphous molecular materials”,Synthetic Metals 128(2002),p.127-131(在此引为参考)的描述进行测量:。具体而言,用含有氘灯光源的石英单色仪发出的单色光照射样品,入射光束的功率为2-5×10-8W。对样品基物施加-300V的负电压。在样品表面8mm处放置用于照射的带有4.5×15mm2狭缝的对电极,该对电极与BK2-16型电压计的输入端相连,在开放输入状态下测量光电流。在照射下有10-15-10-12安培的光电流通过回路。光电流I极大地依赖于入射光光子能量hv。绘出I0.5=f(hv)的依赖关系。通常地,光电流的平方根对入射光量子能量的依赖关系在阈值附近可很好地用线性关系来描述(参见参考文献“Ionization Potential of Organic Pigment Film by AtmosphericPhotoelectron EmissionAnalysis”,
Electrophotography,28,Nr.4,p.364(1989),by E.Miyamoto,Y.Yamaguchi,M.Yokoyama;和“Photoemission in Solids”,Topics in Applied Physics,26,1-103(1978),by M.Cordona和L.Ley,这两篇在此均引作参考)。这种相互关系中的线性部分可以外推至hv轴,交点处的光子能量即为Ip值。电离电势的测量误差为±0.03eV。电离电势数据见上表1。
如本领域技术人员所理解的,另外的替换、取代基团的改变、其它合成方法和用途,都可在本发明的公开内容范围内得以实施。上述的实施方式用作对发明的例证说明而非限制。另外一些实施方式在权利要求中。尽管本发明已参考具体实施方式作出了描述,但本领域中的普通技术人员应当认识到,不脱离本发明的精神和范围,可在形式和细节上进行变化。
Claims (51)
2.权利要求1的有机光接受器,其中X为包括-(CH2)n-基团的连接基团,其中n为1至20的整数,包括1和20,一个或多个亚甲基非必要地被O、S、N、C、B、Si、P、C=O、O=S=O、杂环基、芳香基、NRa基团、CRb基团、CRcRd基团、SiReRf基团、BRg基团或P(=O)Rh基团取代,其中Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg和Rh各自独立地为键、H、羟基、巯基、羧基、氨基、卤素、烷基、酰基、烷氧基、烷基硫烷基、链烯基、链炔基、杂环基、芳香基、或环基的一部分。
3.权利要求1的有机光接受器,其中Y包括芳胺基。
4.权利要求3的有机光接受器,其中芳胺基选自(N,N-二取代)芳胺基、咔唑基和久洛里定基。
6.权利要求5的有机光接受器,其中X为键或包括-CR5=N-Z-N=CR5-基的连接基团,其中Z为键、亚烷基、亚链烯基、亚链炔基或亚芳基;R5包括H、烷基、链烯基、链炔基或芳香基。
7.权利要求1的有机光接受器,其中光电导元件进一步包括第二种电荷传输材料。
8.权利要求7的有机光接受器,其中第二种电荷传输材料包括电子传输化合物。
9.权利要求1的有机光接受器,其中光电导元件进一步包括粘结剂。
10.一种电子照相成像装置,包含:
(a)光成像组件;和
(b)定向以接收来自于光成像组件的光的有机光接受器,该有机光接受器包含电导基物和在所述电导基物上的光电导元件,该光电导元件包含:
(i)具有如下通式的电荷传输材料:
其中n为平均值大于1的1至100,000之间的整数分布;
Y包括芳香基;和
X为键或连接基团;和
(ii)电荷产生化合物。
11.权利要求10的电子照相成像装置,其中X为包括-(CH2)n-基团的连接基团,其中n为1至20的整数,包括1和20,一个或多个亚甲基非必要地被O、S、ON、C、B、Si、P、C=O、O=S=O、杂环基、芳香基、NRa基团、CRb基团、CRcRd基团、SiReRf基团、BRg基团或P(=O)Rh基团取代,其中Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg和Rh各自独立地为键、H、羟基、巯基、羧基、氨基、卤素、烷基、酰基、烷氧基、烷基硫烷基、链烯基、链炔基、杂环基、芳香基、或环基的一部分。
12.权利要求10的电子照相成像装置,其中Y包括芳胺基
13.权利要求12的电子照相成像装置,其中芳胺基选自(N,N-二取代)芳胺基、咔唑基和久洛里定基。
15.权利要求14的电子照相成像装置,其中X为键或包括-CR5=N-Z-N=CR5-基的连接基团,其中Z为键、亚烷基、亚链烯基、亚链炔基或亚芳基;R5包括H、烷基、链烯基、链炔基或芳香基。
16.权利要求10的电子照相成像装置,其中光电导元件进一步包括第二种电荷传输材料。
17.权利要求16的电子照相成像装置,其中第二种电荷传输材料包括电子传输化合物。
18.权利要求10的电子照相成像装置,进一步包括调色剂分散器。
19.一种电子照相成像方法,包括:
(a)对有机光接受器的表面施加电荷,该有机光接受器包含电导基物和在所述电导基物上的光电导元件,该光电导元件包含:
(i)具有如下通式的电荷传输材料:
其中n为平均值大于1的1至100,000之间的整数分布;
Y包括芳香基;和
X为键或连接基团;和
(ii)电荷产生化合物;
(b)在辐照下对有机光接受器的表面进行成像曝光,以清除选定区域内的电荷,从而在表面上形成带电和不带电区域的图案;
(c)使所述表面与调色剂接触以形成着色图像;和
(d)将着色图像转移到基物上。
20.权利要求19的电子照相成像方法,其中X为包括-(CH2)n-基团的连接基团,其中n为1至20的整数,包括1和20,一个或多个亚甲基非必要地被O、S、N、C、B、Si、P、C=O、O=S=O、杂环基、芳香基、NRa基团、CRb基团、CRcRd基团、SiReRf基团、BRg基团或P(=O)Rh基团取代,其中Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg和Rh各自独立地为键、H、羟基、巯基、羧基、氨基、卤素、烷基、酰基、烷氧基、烷基硫烷基、链烯基、链炔基、杂环基、芳香基、或环基的一部分。
21.权利要求19的电子照相成像方法,其中Y包括芳胺基
22.权利要求21的电子照相成像方法,其中芳胺基选自(N,N-二取代)芳胺基、咔唑基和久洛里定基。
24.权利要求23的电子照相成像方法,其中X为键或包括-CR5=N-Z-N=CR5-基的连接基团,其中Z为键、亚烷基、亚链烯基、亚链炔基或亚芳基;R5包括H、烷基、链烯基、链炔基或芳香基。
25.权利要求19的电子照相成像方法,其中光电导元件进一步包括第二种电荷传输材料。
26.权利要求25的电子照相成像方法,其中第二种电荷传输材料包括电荷传输化合物。
27.权利要求19的电子照相成像方法,其中光电导元件进一步包括粘结剂。
28.权利要求19的电子照相成像方法,其中调色剂进一步包括着色剂颗粒。
30.权利要求29的聚合物电荷传输材料,其中X为包括-(CH2)n-基团的连接基团,其中n为1至20的整数,包括1和20,一个或多个亚甲基非必要地被O、S、N、C、B、Si、P、C=O、O=S=O、杂环基、芳香基、NRa基团、CRb基团、CRcRd基团、SiReRf基团、BRg基团或P(=O)Rh基团取代,其中Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg和Rh各自独立地为键、H、羟基、巯基、羧基、氨基、卤素、烷基、酰基、烷氧基、烷基硫烷基、链烯基、链炔基、杂环基、芳香基、或环基的一部分。
31.权利要求29的聚合物电荷传输材料,其中X为-CR5=N-Z-N=CR5-基团,其中Z为键、亚烷基、亚链烯基、亚链炔基或亚芳基;R5包括H、烷基、链烯基、链炔基或芳香基。
32.权利要求29的聚合物电荷传输材料,其中Y包括芳胺基
33.权利要求32的聚合物电荷传输材料,其中芳胺基选自(N,N-二取代)芳胺基、咔唑基和久洛里定基。
35.权利要求34的聚合物电荷传输材料,其中X为键。
36.权利要求34的聚合物电荷传输材料,其中Y还包括选自如下的至少一种取代基:羟基、巯基、羧基、氨基、卤素、腙基、吖嗪基、烯胺基、均二苯乙烯基、烯胺均二苯乙烯基、芳胺基、烷基、酰基、烷氧基、烷基硫烷基、链烯基、链炔基、杂环基、芳香基和环基。
37.权利要求34的聚合物电荷传输材料,其中X为键或包括-CR5=N-Z-N=CR5-基的连接基团,其中Z为键、亚烷基、亚链烯基、亚链炔基或亚芳基;R5包括H、烷基、链烯基、链炔基或芳香基。
38.权利要求37的聚合物电荷传输材料,其中X为-CH=N-Z-N=CH-基,其中Z为键、亚苯基、亚甲基、亚乙基、亚丙基、或亚丁基。
39.权利要求29的聚合物电荷传输材料,其中n为平均值大于10的1至100,000之间的整数分布。
40.权利要求29的聚合物电荷传输材料,其中n为平均值大于100的1至100,000之间的整数分布。
41.一种制备聚合物电荷传输材料的方法,包括如下步骤:
(a)提供具有如下通式的二咔唑基化合物和具有通式Ha-Y-Ha’的二卤代芳香化合物的反应混合物:
其中X为键或连接基团,Y包括芳香基,Ha和Ha’各自独立地为卤化物;
(b)将该反应混合物溶于溶剂中形成溶液;和
(c)将该溶液在铜粉、碳酸钾和冠醚的混合物存在下回流。
42.权利要求41的制备聚合物电荷传输材料的方法,其中Ha和Ha’各自独立地为氟化物、氯化物、溴化物或碘化物。
43.权利要求41的制备聚合物电荷传输材料的方法,其中X为包括-(CH2)n-基团的连接基团,其中n为1至20的整数,包括1和20,一个或多个亚甲基非必要地被O、S、N、C、B、Si、P、C=O、O=S=O、杂环基、芳香基、NRa基团、CRb基团、CRcRd基团、SiReRf基团、BRg基团或P(=O)Rh基团取代,其中Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg和Rh各自独立地为键、H、羟基、巯基、羧基、氨基、卤素、烷基、酰基、烷氧基、烷基硫烷基、链烯基、链炔基、杂环基、芳香基、或环基的一部分。
44.权利要求41的制备聚合物电荷传输材料的方法,其中Y包括芳胺基。
46.权利要求45的聚合物电荷传输材料,其中Ha和Ha’各自独立地为氟化物、氯化物、溴化物或碘化物。
47.权利要求45的聚合物电荷传输材料,其中X为包括-(CH2)n-基团的连接基团,其中n为1至20的整数,包括1和20,一个或多个亚甲基非必要地被O、S、N、C、B、Si、P、C=O、O=S=O、杂环基、芳香基、NRa基团、CRb基团、CRcRd基团、SiReRf基团、BRg基团或P(=O)Rh基团取代,其中Ra、Rb、Rc、Rd、Re、Rf、Rg和Rh各自独立地为键、H、羟基、巯基、羧基、氨基、卤素、烷基、酰基、烷氧基、烷基硫烷基、链烯基、链炔基、杂环基、芳香基、或环基的一部分。
48.权利要求47的聚合物电荷传输材料,其中Y包括芳胺基。
49.权利要求48的聚合物电荷传输材料,其中芳胺基选自(N,N-二取代)芳胺基、咔唑基和久洛里定基。
50.权利要求47的聚合物电荷传输材料,其中反应混合物进一步包括溶剂。
51.权利要求50的聚合物电荷传输材料,其中将反应混合物在高温下加热。
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