DE102011076958A1

DE102011076958A1 - Periodisch strukturierte organische Filme

Info

Publication number: DE102011076958A1
Application number: DE102011076958A
Authority: DE
Inventors: Adrien P. Cote; Matthew A. HEUFT
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2011-06-06
Publication date: 2012-02-23
Also published as: JP5763973B2; CA2742524A1; CA2742524C; KR20110136744A; JP2012001539A; US9567425B2; US20110305876A1; US20170022338A1

Abstract

Ein geordneter strukturierter organischer Film, der eine Vielzahl von Segmenten und eine Vielzahl von Verknüpfungseinheiten umfasst, die als kovalentes organisches Netzwerk angeordnet sind, wobei der strukturierte organische Film ein mehrere Segmente dicker, strukturierter organischer Film sein kann.

Description

Diese Offenbarung beansprucht den Nutzen der anhängigen US-Patentanmeldungen der Anmeldenummern 12/716,524; 12/716,449; 12/716,706; 12/716,324; 12/716,686 und 12/716,571, mit den jeweiligen Titeln „Structured Organic Films,” „Structured Organic Films Having an Added Functionality,” „Mixed Solvent Process for Preparing Structured Organic Films,” „Composite Structured Organic Films,” „Process For Preparing Structured Organic Films (SOFs) Via a Pre-SOF,” „Electronic Devices Comprising Structured Organic Films,” wobei jede dieser Anmeldungen den Nutzen der anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 61/157,411, mit dem Titel „Structured Organic Films” und eingereicht am 4. März 2009 beansprucht.
Diese allgemein übertragenen anhängigen US-Patentanmeldungen der Anmeldenummern 12/716,524; 12/716,449; 12/716,706; 12/716,324; 12/716,686 und 12/716,571, mit den jeweiligen Titeln „Structured Organic Films,” „Structured Organic Films Having an Added Functionality,” „Mixed Solvent Process for Preparing Structured Organic Films,” „Composite Structured Organic Films,” „Process For Preparing Structured Organic Films (SOFs) Via a Pre-SOF,” „Electronic Devices Comprising Structured Organic Films,” beschreiben strukturierte organische Filme, Verfahren zur Herstellung von strukturierten organischen Filmen sowie Anwendungen der strukturierten organischen Filme.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Materialien, deren chemische Struktur aus Molekülen besteht, die durch kovalente Bindungen zu ausgedehnten Strukturen verknüpft sind, können in zwei Klassen eingeteilt werden: (1) Polymere und vernetzte Polymere sowie (2) kovalente organische Netzwerke (die auch als kovalent verknüpfte organische Gerüstverbindungen bekannt sind).
Die erste Klasse, Polymere und vernetzte Polymere, wird typischerweise durch die Polymerisation von molekularen Monomeren zur Bildung langer, linearer Ketten von kovalent gebundenen Molekülen verkörpert. Verfahren der Polymerchemie können dann wiederum eine anschließende oder gleichzeitige „Vernetzung” polymerisierter Ketten erlauben. Die Natur der Polymerchemie bietet nur eine geringe Steuerung der Struktur des gebildeten Materials auf molekularem Niveau; so ist z. B. die Organisation der Polymerketten und das Muster der molekularen Monomere in den Ketten meistens zufällig. Beinahe alle Polymere sind amorph, mit Ausnahme einiger linearer Polymere, die sich effizient als geordnete Stäbe ausordnen. Einige Polymermaterialien, insbesondere Blockcopolymere, können geordnete Regionen innerhalb ihrer Masse aufweisen. Die beiden genannten Fälle von Strukturierung von Polymerketten erfolgt nicht durch Konzeption, sondern jegliche Ausordnung auf molekularem Niveau ist eine Folge der natürlichen intermolekularen Packungstendenzen.
Die zweite Klasse, also kovalente organische Netzwerke (COFs, covalent organic frameworks), unterscheidet sich von der ersten Klasse (Polymere, vernetzte Polymere) insofern es beabsichtigt ist, dass COFs hoch strukturiert sind. In der COF-Chemie werden molekulare Komponenten als molekulare Baueinheiten bezeichnet und nicht als Monomere. Während der COF-Synthese reagieren molekulare Baueinheiten unter Bildung von zwei- oder dreidimensionalen Netzwerken miteinander. Demzufolge sind molekulare Baueinheiten im gesamten COF-Material ausgeordnet und die molekularen Baueinheiten sind über starke kovalente Bindungen miteinander verknüpft.
Bisher entwickelte COFs sind typischerweise Pulver mit hoher Porosität und Materialien mit außergewöhnlich geringer Dichte. COFs können rekordverdächtige Mengen an Argon und Stickstoff einlagern. Obwohl diese herkömmlichen COFs von Nutzen sind, besteht ein Bedarf, der Gegenstand der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist, nach neuen Materialien, die Vorteile gegenüber herkömmlichen COFs in Bezug auf verbesserte Eigenschaften bieten.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
In Ausführungsformen wird ein geordneter, (periodischer) strukturierter organischer Film geschaffen, der eine Vielzahl von Segmenten und eine Vielzahl von Verknüpfungseinheiten umfasst, die als kovalentes organisches Netzwerk angeordnet sind, wobei das kovalente organische Netzwerk auf einer makroskopischen Ebene ein Film ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
Weitere Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden im Verlauf der folgenden Beschreibung und unter Bezug auf die folgenden Figuren offensichtlich, wobei die Figuren erläuternde Ausführungsformen darstellen:
1 ist eine graphische Darstellung, welche ein Fourier-Transformations-Infrarotspektrum der Produkte von Mischungen aus Kontrollexperimenten vergleicht, wobei nur N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin zu der flüssigen Reaktionsmischung gegeben wurde (oben), wobei nur Benzol-1,4-dimethanol zu der flüssigen Reaktionsmischung gegeben wurde (Mitte) und wobei die für die Bildung eines strukturierten SOF vom Typ 2 erforderlichen Bestandteile in der flüssigen Reaktionsmischung enthalten sind (unten).
2 ist eine graphische Darstellung eines Fourier-Transformations-Infrarotspektrums eines freistehenden SOF, das N4,N4,N4',N4'-Tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin-Segmente, p-Xylylsegmente und Ether-Verknüpfungseinheiten umfasst.
3 ist eine graphische Darstellung eines Fourier-Transformations-Infrarotspektrums eines freistehenden SOF, das N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin-Segmente, n-Hexylsegmente sowie Ether-Verknüpfungseinheiten umfasst.
4 ist eine graphische Darstellung eines Fourier-Transformations-Infrarotspektrums eines freistehenden SOF, das N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin-Segmente, 4,4'-(Cyclohexan-1,1-diyl)diphenyl sowie Ether-Verknüpfungseinheiten umfasst.
5 ist eine graphische Darstellung eines Fourier-Transformations-Infrarotspektrums eines freistehenden SOF, das Triphenylaminsegmente und Ether-Verknüpfungseinheiten umfasst.
6 ist eine graphische Darstellung eines Fourier-Transformations-Infrarotspektrums eines freistehenden SOF, das Triphenylaminsegmente, Benzolsegmente und Imin-Verknüpfungseinheiten umfasst.
7 ist eine graphische Darstellung eines Fourier-Transformations-Infrarotspektrums eines freistehenden SOF, das Triphenylaminsegmente und Imin-Verknüpfungseinheiten umfasst.
8 ist eine graphische Darstellung von zweidimensionalen Röntgenbeugungsdaten für in den Beispielen 26 und 54 erzeugte SOFs.
DETAILLERTE BESCHREIBUNG
„Strukturierter organischer Film” (SOF) ist ein neuer Begriff, der durch die vorliegende Offenbarung eingeführt wird, um ein COF zu bezeichnen, welches auf makroskopischer Ebene ein Film ist. Der Begriff „SOF” bezieht sich auf ein kovalentes organisches Netzwerk (COF), das auf makroskopischer Ebene ein Film ist. Der Begriff „makroskopische Ebene” bezieht sich zum Beispiel auf die Beobachtung der vorliegenden SOFs durch das bloße Auge. Auch wenn COFs auf „mikroskopischer Ebene” oder „molekularer Ebene” ein Netzwerk sind (welche die Anwendung leistungsstarker Vergrößerungsgeräte erfordern oder unter Verwendung von Beugungsverfahren bewertet werden), unterscheidet sich das vorliegende SOF auf „makroskopischer Ebene” grundlegend, da der Film zum Beispiel um Größenordnungen größer in der Abdeckung ist als COF-Netzwerke auf mikroskopischer Ebene. Die hierin beschriebenen SOFs weisen makroskopische Morphologien auf, die sich von den vorher synthetisierten typischen COFs deutlich unterscheiden. Die bisher synthetisierten COFs wurden typischerweise als polykristalline oder partikulare Pulver erhalten, wobei das Pulver eine Ansammlung von mindestens tausenden Partikeln (Kristallen) ist, wobei jeder Partikel (Kristall) eine Abmessung im Bereich von Nanometern bis Millimeter aufweisen kann. Die Partikelform kann von Plättchen über Kugeln, Würfeln bis hin zu Blöcken und Prismen usw. reichen. Die Zusammensetzung von jedem Partikel (Kristall) ist durch den gesamten Partikel hindurch die gleiche, während an den Kanten oder Oberflächen des Partikels die Segmente des kovalent verknüpften Netzwerks enden. Die hierin beschriebenen SOFs sind keine Partikelansammlungen. Stattdessen sind die SOFs der vorliegenden Offenbarung auf makroskopischer Ebene im Wesentlichen defektfreie SOFs oder defektfreie SOFs mit kontinuierlichen kovalenten organischen Netzwerken, die sich über größere Längenskalen erstrecken können, wie zum Beispiel über eine Länge von mehr als einem Millimeter bis Längen wie z. B. einem Meter und – theoretisch – bis hin zu mehreren hundert Metern. Ebenso vorteilhaft ist, dass die SOFs zu großen Aspektverhältnissen neigen, wobei zwei Dimensionen eines SOF typischerweise sehr viel größer sind als die dritte. SOFs weisen auffallend weniger makroskopische Kanten und unverbundene externe Oberflächen als eine Ansammlung von COF-Partikeln auf.
In Ausführungsformen kann ein „im Wesentlichen defektfreies SOF” oder ein „defektfreies SOF” aus einer Reaktionsmischung gebildet werden, die auf der Oberfläche eines darunter liegenden Substrats abgeschieden wurde. Der Begriff „im Wesentlichen defektfreies SOF” bezieht sich zum Beispiel auf ein SOF, das von dem darunter liegenden Substrat, auf dem es gebildet wurde, gegebenenfalls entfernt werden kann und im Wesentlichen keine Löcher, Poren oder Lücken aufweist, die größer als der Abstand zwischen den Kernen von zwei benachbarten Segmenten pro Quadratzentimeter sind; wie zum Beispiel weniger als 10 Löcher, Poren oder Lücken pro cm² mit einem Durchmesser von mehr als etwa 250 Nanometer, oder weniger als 5 Löcher, Poren oder Lücken pro cm² mit einem Durchmesser von mehr als etwa 100 Nanometer. Der Begriff „defektfreies SOF” bezieht sich zum Beispiel auf ein SOF, das von dem darunter liegenden Substrat, auf dem es gebildet wurde, gegebenenfalls entfernt werden kann und im Wesentlichen keine Löcher, Poren oder Lücken aufweist, die größer als der Abstand zwischen den Kernen von zwei benachbarten Segmenten pro Quadratmikrometer sind; wie zum Beispiel keine Löcher, Poren oder Lücken pro μm² mit einem Durchmesser von mehr als etwa 100 Ångström, oder keine Löcher, Poren oder Lücken mit einem Durchmesser von mehr als etwa 50 Ångström pro μm² oder keine Löcher, Poren oder Lücken pro μm² mit einem Durchmesser von mehr als 20 Ångström.
In Ausführungsformen umfasst das SOF mindestens ein Atom eines Elements, das nicht Kohlenstoff ist, wie z. B. mindestens ein Atom, das aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff Sauerstoff, Stickstoff, Silicium, Phosphor, Selen, Fluor, Bor und Schwefel ausgewählt wird. In weiteren Ausführungsformen ist das SOF ein Boroxin-, Borazin, Borsilikat- und Boronatester-freies SOF.
Molekulare Baueinheiten
Die SOFs der vorliegenden Offenbarung umfassen molekulare Baueinheiten mit einem Segment (S) und funktionellen Gruppen (Fg). Molekulare Baueinheiten benötigen mindestens zwei funktionelle Gruppen (x ≥ 2) und können eine einzige Art oder zwei oder mehr Arten von funktionellen Gruppen enthalten. Funktionelle Gruppen sind reaktive chemische Reste der molekularen Baueinheiten, die an der chemischen Reaktion teilnehmen, um Segmente während des SOF-Bildungsverfahrens miteinander zu verknüpfen. Ein Segment ist der Teil der molekularen Baueinheit, der die funktionellen Gruppen trägt und alle Atome umfasst, die nicht mit den funktionellen Gruppen zusammenhängen. Des Weiteren bleibt die Zusammensetzung eines Segments einer molekularen Baueinheit nach der SOF-Bildung unverändert.
Funktionelle Gruppe
Funktionelle Gruppen sind reaktive chemische Reste der molekularen Baueinheiten, die an der chemischen Reaktion teilnehmen, um Segmente während des SOF-Bildungsverfahrens miteinander zu verknüpfen. Funktionelle Gruppen können aus einem einzelnen Atom bestehen oder funktionelle Gruppen können aus mehr als einem Atom bestehen. Die atomaren Zusammensetzungen der funktionellen Gruppen sind solche Zusammensetzungen, die normalerweise mit reaktiven Resten in chemischen Verbindungen in Zusammenhang gebracht werden. Nicht einschränkende Beispiele für funktionelle Gruppen umfassen Halogene, Alkohole, Ether, Ketone, Carbonsäuren, Ester, Carbonate, Amine, Amine, Amine, Imine, Harnstoffe, Aldehyde, Isocyanate, Tosylate, Alkene, Alkine und dergleichen.
Molekulare Baueinheiten enthalten eine Vielzahl an chemischen Resten, aber nur eine Untergruppe dieser chemischen Reste ist dazu bestimmt, während des SOF-Bildungsverfahrens eine funktionelle Gruppe zu sein. Ob ein chemischer Rest als funktionelle Gruppe betrachtet wird oder nicht, hängt von den Reaktionsbedingungen ab, die für das SOF-Bildungsverfahren gewählt werden. Funktionelle Gruppen (Fg) bezeichnen eine chemische Einheit, die eine reaktive Einheit ist, das heißt eine funktionelle Gruppe während des SOF-Bildungsverfahrens.
Im SOF-Bildungsverfahren wird die Zusammensetzung einer funktionellen Gruppe durch den Verlust von Atomen, den Gewinn von Atomen oder sowohl Verlust als auch Gewinn von Atomen verändert oder die funktionelle Gruppe kann vollständig verloren gehen. Im SOF werden vorher mit den funktionellen Gruppen verknüpfte Atome mit Verknüpfungseinheitgruppen verbunden, welche die chemischen Einheiten zur Verbindung der Segmenten untereinander darstellen. Funktionelle Gruppen haben eine jeweils charakteristische Chemie und Fachleute können im Allgemeinen in den vorliegenden molekularen Baueinheiten das/die Atom(e) erkennen, welche die funktionelle(n) Gruppe(n) ausmachen. Es ist anzumerken, dass ein Atom oder eine Gruppe von Atomen, die als Teil der funktionellen Gruppe der molekularen Baueinheit identifiziert wurde, in der Verknüpfergruppe des SOF bewahrt werden können. Verknüpfergruppen werden im Folgenden beschrieben.
Segment
Ein Segment ist der Teil der molekularen Baueinheit, der die funktionellen Gruppen trägt und alle Atome umfasst, die nicht mit den funktionellen Gruppen zusammenhängen. Des Weiteren bleibt die Zusammensetzung eines Segments einer molekularen Baueinheit nach der SOF-Bildung unverändert. In Ausführungsformen kann das SOF ein erstes Segment umfassen, dessen Struktur die gleiche wie die eines zweiten Segments ist oder sich von ihr unterscheidet. In weiteren Ausführungsformen können die Strukturen des ersten und/oder zweiten Segments die gleichen wie die eines dritten Segments, vierten Segments, fünften Segments usw. sein oder sich von diesen unterscheiden. Ein Segment ist auch der Teil der molekularen Baueinheit, der eine tendenzielle Eigenschaft ermöglichen kann. Tendenzielle Eigenschaften werden später in den Ausführungsformen noch beschrieben.
In spezifischen Ausführungsformen umfasst das Segment des SOF mindestens ein Atom eines Elements, das nicht Kohlenstoff ist, wie z. B. mindestens ein Atom, das aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Silicium, Phosphor, Selen, Fluor, Bor und Schwefel ausgewählt wird.
Eine Beschreibung verschiedener beispielhafter molekularer Baueinheiten, Verknüpfungseinheiten, SOF-Arten, Strategien zur Synthese einer bestimmten Art von SOF mit beispielhaften chemischen Strukturen, Baueinheiten, deren Symmetrieelementen behandelt werden, und Klassen beispielhafter molekularer Einheiten sowie Beispiele für Mitglieder von jeder Klasse, die als molekulare Baueinheiten für SOFs dienen können, werden in den anhängigen US-Patentanmeldungen der Anmeldenummern 12/716,524; 12/716,449; 12/716,706; 12/716,324; 12/716,686 und 12/716,571, mit den jeweiligen Titeln „Structured Organic Films,” „Structured Organic Films Having an Added Functionality,” „Mixed Solvent Process for Preparing Structured Organic Films,” „Composite Structured Organic Films,” „Process For Preparing Structured Organic Films (SOFs) Via a Pre-SOF,” „Electronic Devices Comprising Structured Organic Films,” genauer ausgeführt.
Metrische Parameter von SOFs
SOFs weisen ein beliebiges geeignetes Aspektverhältnis auf. In Ausführungsformen weisen SOFs ein Aspektverhältnis von zum Beispiel mehr als 30:1 oder mehr als etwa 50:1 oder mehr als etwa 70:1 oder mehr als etwa 100:1, wie z. B. etwa 1000:1 auf. Das Aspektverhältnis eines SOF ist definiert als Verhältnis seiner mittleren Breite oder seines Durchmessers (das heißt, die nächst größere Abmessung nach der Dicke) zu seiner mittleren Dicke (das heißt der kürzesten Abmessung). Der Begriff „Aspektverhältnis” wie er hierin verwendet wird, ist nicht durch eine Theorie gebunden. Die längste Abmessung eines SOFs ist seine Länge und diese wird in der Berechnung des Aspektverhältnisses des SOFS nicht berücksichtigt.
Im Allgemeinen haben SOFs eine Breite und Länge, oder Durchmesser von mehr als etwa 500 Mikrometern, wie z. B. etwa 10 mm oder 30 mm. Die SOFs weisen die folgenden, beispielhaften Dicken auf: etwa 10 Ångström bis etwa 250 Ångström, wie z. B. etwa 20 Ångström bis etwa 200 Ångström bei einer ein Monosegment dicken Schicht, und etwa 20 nm bis etwa 5 mm, etwa 50 mm bis etwa 10 mm für eine mehrere Segmente dicke Schicht.
Die Abmessung des SOF können unter Verwendung einer Vielzahl an Geräten und Verfahren gemessen werden. Bei einer Abmessung von etwa 1 Mikrometer oder weniger, ist ein Rasterelektronenmikroskop die bevorzugte Methode. Bei einer Abmessung von etwa 1 Mikrometer oder mehr ist eine Messschraube (oder ein Lineal) die bevorzugte Methode.
Mehrschichtige SOFs
Ein SOF kann eine einzelne Schicht oder eine Vielzahl an Schichten umfassen (das heißt, zwei, drei oder mehr Schichten). SOFs, die aus einer Vielzahl an Schichten bestehen, können physikalisch vereinigt werden (z. B. über Dipol- oder Wasserstoffbindungen) oder chemisch verbunden werden. Physikalisch gebundene Schichten sind durch schwächere Wechselwirkungen zwischen den Schichten oder eine schwächere Haftung gekennzeichnet; daher können physikalisch gebundene Schichten anfällig für eine Schichtablösung voneinander sein. Chemisch gebundene Schichten sollten erwartungsgemäß chemische Bindungen aufweisen (z. B. kovalente oder ionische Bindungen) oder zahlreiche physikalische oder intermolekulare (supramolekulare) Verflechtungen aufweisen, welche die benachbarten Schichten stark miteinander verknüpfen.
Daher ist eine Schichtablösung von chemisch gebundenen Schichten sehr viel schwieriger. Chemische Bindungen zwischen Schichten können unter Verwendung von spektroskopischen Verfahren nachgewiesen werden, wie z. B. fokussierende Infrarot- oder Ramanspektroskopie, oder mit anderen Verfahren mit einer Auflösung im Raum, die chemische Spezies genau an Grenzflächen nachweisen kann. In Fällen, in denen chemische Bindungen zwischen Schichten andere chemische Spezies sind als die innerhalb der Schichten selbst, ist es möglich, diese Bindungen mittels sensitiver Bulkanalysen, wie z. B. Festkörper-Kernspinresonanzspektroskopie oder unter Verwendung anderer Bulkanalyseverfahren nachzuweisen.
In den Ausführungsformen kann das SOF eine einzelne Schicht sein (ein Segment dick oder mehrerer Segmente dick) oder mehrere Schichten umfassen (wobei jede Schicht ein Segment dick oder mehrerer Segmente dick sein kann). „Dicke” bezieht sich zum Beispiel auf die kleinste Abmessung des Films. Wie oben diskutiert, sind die Segmente in einem SOF molekulare Einheiten, die kovalent durch Verknüpfungseinheiten gebunden sind, um das molekulare Netzwerk des Films zu erzeugen. Die Dicke des Films kann auch in Bezug auf die Anzahl an Segmenten definiert werden, die bei Ansicht eines Querschnitts des Films entlang der Achse des Films gezählt werden. Ein „einschichtiges” SOF ist der einfachste Fall und bezieht sich zum Beispiel darauf, wenn ein Film ein Segment dick ist. Ein SOF, bei dem zwei oder mehr Segmente entlang dieser Achse existieren, wird als ein „mehrere Segmente” dickes SOF bezeichnet.
Ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung von physikalisch gebundenen, mehrschichtigen SOFs umfasst: (1) das Bilden einer SOF-Grundschicht, die mittels eines ersten Härtungszyklus gehärtet werden kann, und (2) das Bilden einer zweiten, reaktiven nassen Schicht auf der Grundschicht, gefolgt von einem zweiten Härtungszyklus, und sofern gewünscht die Wiederholung des zweiten Schritts zur Bildung einer dritten Schicht, vierten Schicht und so weiter. Die physikalisch aufeinander gestapelten, mehrschichtigen SOFs können eine Dicke von mehr als 20 Ångström aufweisen, wie zum Beispiel die folgenden beispielhaften Dicken: etwa 20 Ångström bis etwa 10 cm, wie z. B. etwa 1 nm bis etwa 10 mm oder etwa 0,1 mm bis etwa 5 mm. Im Prinzip gibt es keine Grenze bei diesem Verfahren für die Anzahl von Schichten, die physikalisch aufeinander gestapelt werden können.
In Ausführungsformen wird ein mehrschichtiges SOF durch ein Verfahren zur Herstellung von chemisch gebundenen, mehrschichtigen SOFs gebildet, indem: (1) aus einer ersten reaktiven nassen Schicht eine SOF-Grundschicht gebildet wird, die auf der Oberfläche funktionelle Gruppen (oder freie funktionelle Gruppen) aufweist, und (2) auf der Grundschicht eine zweite SOF-Schicht aus einer zweiten reaktiven nassen Schicht gebildet wird, die molekulare Baueinheiten mit funktionellen Gruppen umfasst, die mit den freien funktionellen Gruppen auf der Oberfläche der SOF-Grundschicht reagieren können. In weiteren Ausführungsformen kann ein geschütztes SOF als Grundschicht dienen, in der die vorhandenen funktionellen Gruppen, die für eine Teilnahme an der spezifischen chemischen Reaktion zum Verknüpfen von Segmenten während des Bildungsverfahrens der SOF-Grundschicht nicht geeignet oder nicht komplementär waren, für eine Reaktion mit molekularen Baueinheiten der zweiten Schicht zur Bildung eines chemisch gebundenen, mehrschichtigen SOF verfügbar sein können. Sofern gewünscht sollte die zur Bildung der zweiten SOF-Schicht verwendete Formulierung molekulare Baueinheiten mit funktionellen Gruppen, die mit den funktionellen Gruppen aus der Grundschicht reagieren können, sowie zusätzliche funktionelle Gruppen umfassen, die eine chemische Bindung einer dritten Schicht an die zweite Schicht ermöglichen. Die chemisch aufeinander gestapelten, mehrschichtigen SOFs können eine Dicke von mehr als 20 Ångström aufweisen, wie zum Beispiel die folgenden beispielhaften Dicken: etwa 20 Ångström bis etwa 10 cm, wie z. B. etwa 1 nm bis etwa 10 mm oder etwa 0,1 mm Ångström bis etwa 5 mm. Im Prinzip gibt es bei diesem Verfahren keine Grenze für die Anzahl von Schichten, die chemisch aufeinander gestapelt werden können.
In Ausführungsformen umfasst das Verfahren zur Herstellung von chemisch gebundenen, mehrschichtigen SOFs das Fördern einer chemischen Bindung einer zweiten SOF auf einem bestehenden SOF (Grundschicht) durch Verwendung eines kleinen Überschusses von einer molekularen Baueinheit (wenn mehr als eine molekulare Baueinheit vorhanden ist) während des zur Bildung des SOF (Grundschicht) verwendeten Verfahrens, wodurch die auf dieser molekularen Baueinheit vorhandenen funktionellen Gruppen auf der Oberfläche der Grundschicht vorhanden sein werden. Die Oberfläche der Grundschicht kann mit einem Mittel zur Verbesserung der Reaktivität der funktionellen Gruppen oder zur Erzeugung einer erhöhten Anzahl an funktionellen Gruppen behandelt werden.
In einer Ausführungsform können die freien funktionellen Gruppen oder chemischen Reste, die auf der Oberfläche eines SOFs oder eines geschützten SOF vorhanden sind, verändert werden, um die Neigung für eine kovalente Bindung einer bestimmten Molekülklasse oder einzelner Moleküle, wie z. B. SOFs, an eine Grundschicht oder an einem beliebigen zusätzlichen Substrat oder einer zusätzlichen SOF-Schicht zu erhöhen (oder alternativ, diese kovalente Bindung zu beeinträchtigen). Zum Beispiel kann die Oberfläche einer Grundschicht, wie z. B. eine SOF-Schicht, die reaktive freie funktionelle Gruppen enthalten kann, durch eine Oberflächenbehandlung mit einer chemischen Schutzgruppe inaktiviert werden. Zum Beispiel kann eine SOF-Schicht mit freien Hydroxyl-Alkoholgruppen durch eine Behandlung mit Trimethylsilylchlorid inaktiviert werden, wodurch die Hydroxylgruppen als stabile Trimethylsilylether geschützt werden. Alternativ kann die Oberfläche der Grundschicht mit einem nicht chemisch bindenden Mittel behandelt werden, wie z. B. einem Wachs, um die Reaktion mit freien funktionellen Gruppen aus nachfolgenden Schichten zu blockieren.
Symmetrie der molekularen Baueinheiten
Die Symmetrie von molekularen Baueinheiten bezieht sich auf die Positionierung der funktionellen Gruppen (Fgs) um die Peripherie der Segmente der molekularen Baueinheiten. Ohne an eine chemische oder mathematische Theorie gebunden zu sein, ist eine symmetrische molekulare Baueinheit eine, bei der die Positionierung von Fgs mit den Enden von Stäben, den Ecken einer regelmäßigen geometrischen Form oder den Ecken eines verzerrten Stabes oder einer verzerrten geometrischen Form in Verbindung gebracht werden können. Zum Beispiel ist die symmetrischste Option für 4 Fgs enthaltende molekulare Baueinheiten eine, bei der die Fgs mit den Ecken eines Quadrats oder den Spitzen eines Tetraeders übereinstimmen.
Die Verwendung von symmetrischen Baueinheiten wird aus zwei Gründen in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ausgeführt. (1) Die Strukturierung der molekularen Baueinheiten kann besser vorhergesagt werden, da die Verknüpfung von regelmäßigen Formen in der Netzchemie ein besser verstandener Prozess ist, und (2) die vollständige Reaktion zwischen molekularen Baueinheiten wird erleichtert, weil weniger symmetrische Baueinheiten fehlerhafte Konformationen/Orientierungen einnehmen können, die möglicherweise innerhalb der SOFs eine Vielzahl an Verknüpfungsdefekten initiieren können.
In Ausführungsformen enthält ein SOF vom Typ 1 Segmente, die sich nicht an Kanten des SOF befinden, die durch Verknüpfungseinheiten mit mindestens drei weiteren Segmenten verbunden sind. Zum Beispiel umfasst das SOF in Ausführungsformen mindestens eine symmetrische Baueinheit, die aus der Gruppe bestehend aus idealen dreieckigen Baueinheiten, verzerrten dreieckigen Baueinheiten, idealen tetraedrischen Baueinheiten, verzerrten tetraedrischen Baueinheiten, idealen quadratischen Baueinheiten und verzerrten quadratischen Baueinheiten ausgewählt wird. In Ausführungsformen enthält ein SOF vom Typ 2 und 3 mindestens einen Segmenttyp, der sich nicht an Kanten des SOF befinden, die durch Verknüpfungseinheiten mit mindestens drei weiteren Segmenten verbunden sind. Zum Beispiel umfasst das SOF in Ausführungsformen mindestens eine symmetrische Baueinheit, die aus der Gruppe bestehend aus idealen dreieckigen Baueinheiten, verzerrten dreieckigen Baueinheiten, idealen tetraedrischen Baueinheiten, verzerrten tetraedrischen Baueinheiten, idealen quadratischen Baueinheiten und verzerrten quadratischen Baueinheiten ausgewählt wird.
Ausführung der Verknüpfungschemie
In Ausführungsformen kann eine Verknüpfungschemie auftreten, in der die Reaktion zwischen funktionellen Gruppen ein flüchtiges Nebenprodukt erzeugt, das während oder nach dem Filmbildungsverfahren größtenteils von dem SOF abgedampft oder ausgelöscht werden kann, oder bei der kein Nebenprodukt gebildet wird. Die Verknüpfungschemie kann so gewählt werden, dass ein SOF für Anwendungen erreicht wird, in denen das Vorhandensein von Nebenprodukten der Verknüpfungschemie nicht erwünscht ist. Verknüpfungschemiereaktionen können zum Beispiel Kondensations-, Addition/Eliminations- und Additionsreaktionen umfassen, wie z. B. solche, die Ester, Imine, Ether, Carbonate, Urethane, Amide, Acetale und Silylether erzeugen.
In Ausführungsformen die Verknüpfungschemie über eine Reaktion zwischen funktionellen Gruppen, die ein nichtflüchtiges Nebenprodukt erzeugen, das nach dem Formbildungsverfahren größtenteils innerhalb des SOF eingebaut bleibt. Die Verknüpfungschemie kann in Ausführungsformen so gewählt werden, dass ein SOF für Anwendungen erreicht wird, in denen das Vorhandensein von Nebenprodukten der Verknüpfungschemie keinen Einfluss auf die Eigenschaften oder für die Anwendungen hat, wobei das Vorhandensein von Nebenprodukten der Verknüpfungschemie die Eigenschaften eines SOF verändern kann (wie zum Beispiel die elektroaktive, hydrophobe oder hydrophile Natur des SOF). Verknüpfungschemiereaktionen können zum Beispiel Substitution, Metathese und metallkatalysierte Kupplungsreaktionen umfassen, wie z. B. solche, die Kohlenstoff Kohlenstoff-Bindungen erzeugen.
Bei jeder Verknüpfungschemie ist die Fähigkeit zur Steuerung von Reaktionsgeschwindigkeit und Ausmaß der Reaktion zwischen den Baueinheiten über die Chemie zwischen den funktionellen Gruppen der Baueinheiten ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Offenbarung. Gründe für die Steuerung der Geschwindigkeit und des Ausmaßes der Reaktion können die Anpassung des Filmbildungsverfahrens an verschiedene Beschichtungsverfahren oder Abstimmen der mikroskopischen Anordnung der Baueinheiten umfassen, um ein periodisches SOF zu erreichen, wie es in früheren Ausführungsformen definiert wurde.
Natürliche Eigenschaften der COFs
COFs besitzen natürliche Eigenschaften wie z. B. eine hohe thermische Stabilität (typischerweise mehr als 400°C unter atmosphärischen Bedingungen), schlechte Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln (chemische Stabilität) und Porosität (fähig zur reversiblen Aufnahme von Gästen). Diese natürlichen Eigenschaften können SOFs in Ausführungsformen ebenfalls aufweisen.
Zusätzliche Funktionalität von SOFs
Zusätzliche Funktionalität bezeichnet eine Eigenschaft, die herkömmlichen COFs nicht inhärent ist und durch Wahl der molekularen Baueinheiten auftreten kann, wobei die molekularen Zusammensetzungen die zusätzliche Funktionalität in den resultierenden SOF ermöglicht. Die zusätzliche Funktionalität kann beim Zusammenfügen der molekularen Baueinheiten auftreten, die eine „tendenzielle Eigenschaft” für diese zusätzliche Funktionalität aufweisen. Die zusätzliche Funktionalität kann auch beim Zusammenfügen von molekularen Baueinheiten auftreten, die zwar keine „tendenzielle Eigenschaft” für diese zusätzliche Funktionalität aufweisen, aber das resultierende SOF weist die zusätzliche Funktionalität als Folge der Verknüpfung von Segmenten (S) und Verknüpfungseinheiten zu einem SOF auf. Darüber hinaus kann das Auftreten von zusätzlicher Funktionalität aus der vereinten Wirkung der Verwendung von eine „tendenzielle Eigenschaft” für diese zusätzliche Funktionalität aufweisenden molekularen Baueinheiten auftreten, deren tendenzielle Eigenschaft beim Verknüpfen der Segmente und Verknüpfungseinheiten zu einem SOF modifiziert oder verstärkt wird.
Eine tendenzielle Eigenschaft einer molekularen Baueinheit
Der Begriff „tendenzielle Eigenschaft” einer molekularen Baueinheit bezieht sich zum Beispiel auf eine Eigenschaft, von der bekannt ist, dass bestimmte molekulare Zusammensetzungen sie besitzen, oder auf eine Eigenschaft, die von Fachleuten bei der Untersuchung einer molekularen Zusammensetzung eines Segments einigermaßen identifizierbar ist. Wie hierin verwendet, beziehen sich die Begriffe „tendenzielle Eigenschaft” und „zusätzliche Funktionalität” auf die gleiche allgemeine Eigenschaft (z. B. hydrophob, elektroaktiv usw.), aber „tendenzielle Eigenschaft” wird im Zusammenhang mit der molekularen Baueinheit und „zusätzliche Funktionalität” im Zusammenhang mit der SOF verwendet.
Die hydrophobe (superhydrophobe), hydrophile, lipophobe (superlipophobe), lipophile, photochrome und/oder elektroaktive (Leiter, Halbleiter, Ladungstransportmaterial) Art eines SOF sind einige Beispiele von Eigenschaften, die eine „zusätzliche Funktionalität” eines SOFs darstellen können. Diese und weitere zusätzliche Funktionalitäten können aus den tendenziellen Eigenschaften der molekularen Baueinheiten resultieren oder können aus den Baueinheiten resultieren, die keine der jeweiligen zusätzlichen Funktionalitäten aufweisen, die in dem SOF zu beobachten sind.
Der Begriff hydrophob (superhydrophob) bezieht sich zum Beispiel auf die Eigenschaft, Wasser oder andere polare Spezies wie z. B. Methanol abzustoßen; er meint auch die Unfähigkeit, Wasser zu absorbieren und/oder als Folge davon aufzuquellen. Des Weiteren schließt hydrophob die Unfähigkeit ein, starke Wasserstoffbindungen mit Wasser oder anderen Wasserstoff-Bindungsspezies einzugehen. Hydrophobe Materialien zeichnen sich typischerweise durch Kontaktwinkel mit Wasser von mehr als 90° auf und superhydrophobe Materialien weisen Kontaktwinkel mit Wasser von mehr als 150° auf, gemessen mittels eines Kontaktwinkel-Goniometers oder ähnlichen Vorrichtungen.
Der Begriff hydrophil bezieht sich zum Beispiel auf die Eigenschaft, Wasser oder andere polare Spezies anzuziehen, zu adsorbieren und zu absorbieren, oder auf eine Oberfläche, die durch solche Spezies leicht benetzt wird. Hydrophile Materialien zeichnen sich typischerweise durch Kontaktwinkel mit Wasser von weniger als 20° aus, gemessen mittels eines Kontaktwinkel-Goniometers oder ähnlichen Vorrichtungen. Hydrophilie kann auch durch ein Aufquellen eines Materials durch Wasser oder andere polare Spezies gekennzeichnet sein oder es kann ein Material sein, das Wasser oder andere polare Spezies durch sich selbst hindurch ausbreiten oder transportieren kann. Hydrophilie zeichnet sich des Weiteren dadurch aus, dass starke oder zahlreiche Wasserstoffbindungen mit Wasser oder anderen Wasserstoff-Bindungsspezies gebildet werden können.
Der Begriff lipophob (oleophob) bezieht sich zum Beispiel auf die Eigenschaft Öl oder andere unpolare Spezies wie Alkane, Fette und Wachse abzustoßen. Lipophobe Materialien zeichnen sich typischerweise durch Kontaktwinkel mit Öl von mehr als 90° aus, gemessen mittels eines Kontaktwinkel-Goniometers oder ähnlichen Vorrichtungen.
Der Begriff lipophil (oleophil) bezieht sich zum Beispiel auf die Eigenschaft, Öl oder andere unpolare Spezies, wie z. B. Alkane, Fette und Wachse, anzuziehen oder auf eine Oberfläche, die durch solche Spezies leicht benetzt wird. Lipophile Materialien zeichnen sich typischerweise durch geringe oder gar keinen Kontaktwinkel mit Öl aus, gemessen zum Beispiel mittels eines Kontaktwinkel-Goniometers. Lipophilie kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass ein Material durch Hexan oder andere unpolare Flüssigkeiten aufquellen kann.
Der Begriff photochrom bezieht sich zum Beispiel auf die Fähigkeit, bei Exposition gegenüber elektromagnetischer Strahlung reversible Farbänderungen zu zeigen. Photochrome Moleküle enthaltende SOF-Zusammensetzungen können hergestellt werden und zeigen bei Exposition gegenüber elektromagnetischer Strahlung reversible Farbänderungen. Diese SOFs können die zusätzliche Funktionalität der Photochromie aufweisen. Die Robustheit der photochromen SOFs kann deren Verwendung in vielen Anwendungen ermöglichen, wie z. B. photochrome SOFs für löschbares Papier und auf Licht reagierende Filme für das Einfärben and Dunkeltönen von Fenstern und Brillen. SOF-Zusammensetzungen können ein beliebiges, geeignetes photochromes Molekül enthalten, wie z. B. difunktionelle photochrome Moleküle als molekulare Baueinheiten für SOFs (die chemisch in die SOF-Struktur eingebunden werden), monofunktionelle photochrome Moleküle als SOF-stabilisierende Einheiten (die chemisch in die SOF-Struktur eingebunden werden) oder unfunktionalisierte photochrome Moleküle in einem SOF-Komposit (nicht chemisch in die SOF-Struktur eingebunden). Photochrome SOFs können ihre Farbe bei Bestrahlung mit ausgewählten Wellenlängen von Licht verändern und die Farbänderung kann reversibel sein.
SOF-Zusammensetzungen, die photochrome, chemisch an die SOF-Struktur gebundene Moleküle enthalten, sind außergewöhnlich chemisch und mechanisch robuste photochrome Materialien. Solche photochromen SOF-Materialien zeigen viele ausgezeichnete Eigenschaften, wie z. B. eine im Vergleich zu polymeren Alternativen hohe Anzahl an reversiblen Farbänderungsprozessen.
Der Begriff „elektroaktiv” bezieht sich zum Beispiel auf die Eigenschaft, elektrische Ladung (Elektronen und/oder Löcher) zu transportieren. Elektroaktive Materialien umfassen Leiter, Halbleiter und ladungstransportierende Materialien. Leiter sind als Materialien definiert, die in Gegenwart einer Potentialdifferenz ohne Weiteres eine elektrische Ladung transportieren. Halbleiter sind als Materialien definiert, die nicht inhärent Ladung leiten, aber in Gegenwart einer Potentialdifferenz und eines angelegten Stimulus, wie zum Beispiel einem elektrischen Feld, elektromagnetischer Strahlung, Wärme und dergleichen, leitfähig werden. Ladungstransportierende Materialien sind als Materialien definiert, die Ladung in Gegenwart einer Potentialdifferenz transportieren können, wenn Ladung aus einem anderen Material, zum Beispiel einem Farbstoff, Pigment oder Metall injiziert wurde.
Leiter können des Weiteren als Materialien definiert werden, die bei Verwendung eines Potentiometers ein Signal von etwa 0,1 bis etwa 10⁷ S/cm liefern.
Halbleiter können des Weiteren als Materialien definiert werden, die in Gegenwart eines angelegten Stimulus, wie zum Beispiel einem elektrischen Feld, elektromagnetische Strahlung, Wärme und dergleichen, bei Verwendung eines Potentiometers ein Signal von etwa 10^–6 bis etwa 10⁴ S/cm liefern. Alternativ können Halbleiter als Materialien mit einer Elektronen- und/oder Löcherbeweglichkeit definiert werden, die bei Aussetzen gegenüber einem angelegten Stimulus, wie zum Beispiel einem elektrischen Feld, elektromagnetischer Strahlung, Wärme und dergleichen, unter Verwendung von Time-of-Flight-Techniken im Bereich von 10^–10 bis etwa 10⁶ m²V^–1s^–1 gemessen wird.
Ladungstransportierende Materialien können des Weiteren als Materialien definiert werden, die eine Elektronen- und/oder Löcherbeweglichkeit aufweisen, die unter Verwendung von Time-of-Flight-Techniken im Bereich von 10^–10 bis etwa 10⁶ cm²V^–1s^–1 gemessen wird. Es ist darauf hinzuweisen, dass unter einigen Umständen ladungstransportierende Materialien auch als Halbleiter klassifiziert werden können.
SOFs mit zusätzlicher hydrophober Funktionalität können unter Verwendung von molekularen Baueinheiten mit tendenziellen hydrophoben Eigenschaften hergestellt werden und/oder weisen eine raue, strukturierte oder poröse Oberfläche auf Submikrometer- bis Mikrometerskala auf Eine Arbeit, die Materialien mit einer rauen, strukturierten oder porösen Oberfläche auf der Submikrometer- bis Mikrometerskala als hydrophob beschreibt, wurde von Cassie und Baxter verfasst (Cassie, A. B. D.; Baxter, S. Trans. Faraday Soc., 1944, 40, 546).
Molekulare Baueinheiten, die hoch fluorierte Segmente umfassen oder tragen, weisen tendenzielle hydrophobe Eigenschaften auf und können zu SOFs mit zusätzlicher hydrophober Funktionalität führen. Hoch fluorierte Segmente sind definiert als ein Quotient aus der Anzahl an auf (einem) Segment(en) vorhandenen Fluoratome geteilt durch die Anzahl an auf den/dem Segment(en) vorhandenen Wasserstoffatomen größer als eins. Fluorierte Segmente, die keine hoch fluorierten Segmente sind, können ebenfalls zu SOFs mit der zusätzlichen hydrophoben Funktionalität führen.
Die oben genannten fluorierten Segmente können zum Beispiel Tetrafluorhydrochinon, Perfluoradipinsäure-Hydrat, 4,4'-(Hexafluorisopropyliden)diphthalsäureanhydrid, 4,4'-(Hexafluorisopropyliden)diphenol und dergleichen umfassen.
SOFs mit einer rauen, strukturierten oder porösen Oberfläche auf Submikrometer- bis Mikrometerskala können ebenfalls hydrophob sein. Die raue, strukturierte oder poröse SOF-Oberfläche kann das Ergebnis von freien, auf der Filmoberfläche vorhandenen, funktionellen Gruppen oder der Struktur der SOF sein. Die Art des Musters sowie das Maß der Strukturierung hängen von der Geometrie der molekularen Baueinheiten und der Effektivität der Verknüpfungschemie ab. Die Merkmalgröße, die zu einer Oberflächenrauhigkeit oder Strukturierung führt, beträgt von etwa 100 nm bis etwa 10 μm, wie z. B. von etwa 500 nm bis etwa 5 μm.
SOFs mit zusätzlicher hydrophiler Funktionalität können unter Verwendung von molekularen Baueinheiten mit tendenziellen hydrophilen Eigenschaften hergestellt werden und/oder polare Verknüpfungsgruppen umfassen.
Molekulare Baueinheiten, die hoch polare Substituenten tragende Segmente umfassen, weisen tendenzielle hydrophile Eigenschaften auf und können zu SOFs mit zusätzlicher hydrophiler Funktionalität führen. Der Begriff polare Substituenten bezieht sich zum Beispiel auf Substituenten, die mit Wasser Wasserstoffbindungen bilden können und umfassen zum Beispiel Hydroxyl, Amino. Ammonium und Carbonyl (wie z. B. Keton, Carbonsäure, Ester, Amid, Carbonat, Harnstoff).
SOFs mit einer zusätzlichen elektroaktiven Funktionalität können unter Verwendung von molekularen Baueinheiten mit tendenziellen elektroaktiven Eigenschaften hergestellt werden und/oder als Folge des Zusammenbaus von konjugierten Segmenten und Verknüpfungseinheiten elektroaktiv sein. Die folgenden Abschnitte beschreiben molekulare Baueinheiten mit tendenziellen Löchertransporteigenschaften, tendenziellen Elektronentransporteigenschaften und mit tendenziellen Halbleitereigenschaften.
SOFs der zusätzlichen Funktionalität des Löchertransports können erhalten werden, indem Segmentkerne wie z. B. Triarylamine, Hydrazone ( US-Patent Nr. 7,202,002 B2 an Tokarski et al.) und Enamine ( US-Patent Nr. 7,416,824 B2 an Kondoh et al.) mit den folgenden allgemeinen Strukturen gewählt werden:
Der ein Triarylamin umfassende Segmentkern wird durch die folgende allgemeine Formel dargestellt:
in der Ar¹, Ar², Ar³, Ar⁴ und Ar⁵ jeweils unabhängig voneinander für eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe stehen oder Ar⁵ unabhängig für eine substituierte oder unsubstituierte Arylengruppe steht und k für 0 oder 1 steht, wobei mindestens zwei von Ar¹, Ar², Ar³, Ar⁴ und Ar⁵ eine (vorher definierte) Fg enthalten. Ar⁵ kann des Weiteren zum Beispiel als ein substituierter Phenylring, substituiertes/unsubstituiertes Phenylen, substituierte/unsubstituierte einwertig verknüpfte aromatische Ringe wie z. B. Biphenyl, Terphenyl und dergleichen oder substituierte/unsubstituierte kondensierte aromatische Ringe wie z. B. Naphthyl, Anthranyl, Phenanthryl und dergleichen definiert sein.
Segmentkerne, die Arylamine mit der zusätzlichen Funktionalität des Lochtransports enthalten, umfassen zum Beispiel Arylamine wie z. B. Triphenylamin, N,N,N',N'-Tetraphenyl-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamin, N,N'-Diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl)-4,4'-diamin, N,N'-Bis(4-butylphenyl)-N,N'-diphenyl-[p-terphenyl]-4,4''-diamin; Hydrazone wie z. B. N-Phenyl-N-methyl-3-(9-ethyl)carbazylhydrazon und 4-Diethylaminobenzaldehyd-1,2-diphenylhydrazon und Oxadiazole wie z. B. 2,5-Bis(4-N,N'-diethylaminophenyl)-1,2,4-oxadiazol, Stilbene und dergleichen.
Molekulare Baueinheiten, die Triarylaminkernsegmente mit tendenziellen Löchertransporteigenschaften umfassen, können aus der Liste der chemischen Strukturen abgeleitet werden, welche zum Beispiel die nachfolgend aufgeführten umfasst: Triarylaminkerne
Der ein Hydrazon umfassende Segmentkern wird durch die folgende allgemeine Formel dargestellt:
in der Ar¹, Ar², and Ar³ jeweils unabhängig voneinander für eine gegebenenfalls ein oder mehrere Substituenten enthaltende Arylgruppe stehen, und R für ein Wasserstoffatom, eine Arylgruppe oder eine Alkylgruppe steht, die gegebenenfalls einen Substituenten enthält, wobei mindestens zwei von Ar¹, Ar² und Ar³ eine (vorher definierte) Fg enthalten, und ein damit verwandtes Oxadiazol, das durch die folgende allgemeine Formel dargestellt ist:
in der Ar und Ar¹ jeweils unabhängig voneinander für eine Arylgruppe stehen, die eine (vorher definierte) Fg enthält.
Molekulare Baueinheiten, die Hydrazon- und Oxadiazolkernsegmente mit tendenziellen Löchertransporteigenschaften umfassen, können aus der Liste der chemischen Strukturen abgeleitet werden, welche zum Beispiel die nachfolgend aufgeführten umfasst: Hydrazonkerne
Oxadiazolkerne
Der ein Enamin umfassende Segmentkern wird durch die folgende allgemeine Formel dargestellt:
in der Ar¹, Ar², Ar³ und Ar⁴ jeweils unabhängig voneinander für eine gegebenenfalls ein oder mehrere Substituenten enthaltende Arylgruppe oder eine heterocyclische, gegebenenfalls ein oder mehrere Substituenten enthaltende Gruppe stehen und R für ein Wasserstoffatom, eine Arylgruppe oder eine Alkylgruppe steht, die gegebenenfalls einen Substituenten enthält, wobei mindestens zwei von Ar¹, Ar², Ar³ und Ar⁴ eine (vorher definierte) Fg enthalten.
Molekulare Baueinheiten, die Enaminkernsegmente mit tendenziellen Löchertransporteigenschaften umfassen, können aus der Liste der chemischen Strukturen abgeleitet werden, welche zum Beispiel die nachfolgend aufgeführten umfasst: Enaminkerne
SOF-Partikel mit der zusätzlichen Funktionalität eines Elektronentransports können erhalten werden, indem Segmentkerne gewählt werden, die zum Beispiel Nitrofluorenone, 9-Fluorenylidenmalonitrile, Diphenochinone und Naphthalintetracarbonsäurediimide mit den folgenden allgemeinen Strukturen umfassen:
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Carbonylgruppen der Diphenylchinone auch als Fgs im SOF-Bildungsverfahren dienen könnten.
SOFs mit der zusätzlichen Funktionalität eines Halbleiters können erhalten werden, indem Segmentkerne, wie zum Beispiel Acene, Thiophene/Oligothiophene/kondensierte Thiophene, Perylenbisimide oder Tetrathiofulvalene sowie Derivate davon mit den folgenden allgemeinen Strukturen gewählt werden:
Acene
Oligothiophene
kondensierte Thiophene
Perylenbisimide
Tetrathiofulvalene
Das SOF kann ein Halbleiter vom p-Typ, vom n-Typ oder ein ambipolarer Halbleiter sein. Der Halbleitertyp des SOF hängt von der Natur der molekularen Baueinheiten ab. Molekulare Baueinheiten, die eine Elektronendonoreigenschaft besitzen, wie z. B. Alkyl-, Alkoxy-, Aryl- und Aminogruppen, sofern im SOF vorhanden, können aus dem SOF einen Halbleiter vom p-Typ machen. Alternativ können molekulare Baueinheiten, die elektronenziehend sind, wie z. B. Cyano, Nitro, Fluor, fluorierte Alkyl- und fluorierte Arylgruppen, das SOF zu einem Halbleiter vom n-Typ machen.
Beispiele für Acenkernsegmente umfassende molekulare Baueinheiten mit tendenziellen Halbleitereigenschaften können aus der Liste der chemischen Strukturen abgeleitet werden, welche zum Beispiel die nachfolgend aufgeführten umfasst:
Beispiele für Thiophen/Oligothiophen/kondensierte Thiophenkernsegmente umfassende molekulare Baueinheiten mit tendenziellen Halbleitereigenschaften können aus der Liste der chemischen Strukturen abgeleitet werden, welche zum Beispiel die nachfolgend aufgeführten umfasst:
Beispiele für Perylenbisimidkernsegmente umfassende molekulare Baueinheiten mit tendenziellen Halbleitereigenschaften können von der unten folgenden chemischen Struktur abgeleitet sein:
Beispiele für Tetrathiofulvalenkernsegmente umfassende molekulare Baueinheiten mit tendenziellen Halbleitereigenschaften können aus der Liste der chemischen Strukturen abgeleitet werden, d welche zum Beispiel die nachfolgend aufgeführten umfasst:
in denen Ar jeweils unabhängig voneinander für eine gegebenenfalls ein oder mehrere Substituenten enthaltende Arylgruppe oder eine heterocyclische, gegebenenfalls ein oder mehrere Substituenten enthaltende Gruppe steht.
Ebenso hängt die Elektroaktivität der SOFs, die durch diese molekularen Baueinheiten aufgebaut sind, von der Natur der Segmente, der Natur der Verknüpfungseinheiten und davon ab, wie die Segmente innerhalb des SOF orientiert sind. Verknüpfungseinheiten, die bevorzugte Orientierungen der Segmenteinheiten im SOF begünstigen, sollten zu einer höheren Elektroaktivität führen.
Verfahren zur Herstellung von geordneten Strukturierten Organischen Filmen
Das Verfahren zur Herstellung von SOFs umfasst typischerweise eine Anzahl von Aktivitäten oder Schritten (die unten folgenden dargelegt sind), die in einer beliebigen, geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden können, oder wobei zwei oder mehrere Aktivitäten gleichzeitig oder zeitlich dicht aufeinander folgend durchgeführt werden können:
Ein Verfahren zur Herstellung eines geordneten (periodischen) strukturierten organischen Films umfasst:

(a) Herstellen einer eine Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung, die eine Vielzahl von molekularen Baueinheiten umfasst, die jeweils ein Segment und eine Anzahl funktioneller Gruppen umfassen;
(b) Aufbringen der Reaktionsmischung als nasser Film;
(c) Fördern einer Veränderung des nassen, die molekularen Baueinheiten umfassenden Films in einen trockenen Film, der das SOF umfasst, welches seinerseits eine Vielzahl von Segmenten und eine Vielzahl von Verknüpfungseinheiten umfasst, die als kovalentes organisches Netzwerk angeordnet sind, wobei das kovalente organische Netzwerk auf einer makroskopischen Ebene ein Film ist;
(d) gegebenenfalls Entfernen des SOF von dem Beschichtungssubstrat, um ein frei stehendes SOF zu erhalten;
(e) gegebenenfalls Verarbeitung des frei stehenden SOF zu einer Rolle;
(f) gegebenenfalls Schneiden und Vernahten des SOF zu einem Band; und
(g) gegebenenfalls Durchführen des/der oben genannten SOF-Bildungsverfahren(s) auf einem SOF (welches durch den/die oben genannten SOF-Bildungsverfahren hergestellt wurde) als ein Substrat für (einen) nachfolgende(n) SOF-Bildungsprozess(e).

Die oben aufgeführten Aktivitäten oder Schritte können bei, oberhalb oder unterhalb des Atmosphärendrucks durchgeführt werden. Der Begriff „Atmosphärendruck” wie hierin verwendet, bezieht sich auf einen Druck von etwa 760 Torr. Der Begriff „oberhalb des Atmosphärendrucks” bezieht sich auf Drücke, die größer als Atmosphärendruck sind, aber weniger als 20 atm betragen. Der Begriff „unterhalb des Atmosphärendrucks” bezieht sich auf Drücke, die kleiner als Atmosphärendruck sind. In einer Ausführungsform können die Aktivitäten oder Schritte bei oder nahe bei Atmosphärendruck ausgeführt werden. Im Allgemeinen können in geeigneter Weise Drücke von etwa 0,1 atm bis etwa 2 atm, wie z. B. von etwa 0,5 atm bis etwa 1,5 atm, oder 0,8 atm bis etwa 1,2 atm eingesetzt werden.
Verfahrensaktion A: Herstellung der Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung
Die Reaktionsmischung umfasst eine Vielzahl an molekularen Baueinheiten, die gelöst, suspendiert oder in einer Flüssigkeit gemischt sind. Die Vielzahl an molekularen Baueinheiten kann von einer Art oder von zwei oder mehr Arten sein. Ist/sind eine oder mehrere der molekularen Baueinheiten eine Flüssigkeit, ist die Verwendung einer zusätzlichen Flüssigkeit optional. Gegebenenfalls können Katalysatoren zur der Reaktionsmischung gegeben werden, um die SOF-Bildung zu ermöglichen oder die Kinetik der SOF-Bildung während der oben beschriebenen Aktion C zu modifizieren. Gegebenenfalls können Zusatzstoffe oder sekundäre Komponenten zu der Rektionsmischung gegeben werden, um die physikalischen Eigenschaften des resultierenden SOF zu verändern.
Die Komponenten der Reaktionsmischung (molekulare Baueinheiten, gegebenenfalls eine Flüssigkeit, gegebenenfalls Katalysatoren und gegebenenfalls Zusatzstoffe) werden in einem Gefäß vereinigt. Die Reihenfolge der Zugabe der Komponenten der Reaktionsmischung kann variieren, jedoch wird der Katalysator typischerweise zuletzt zugegeben. In besonderen Ausführungsformen werden die molekularen Baueinheiten in der Flüssigkeit in Abwesenheit des Katalysators erhitzt, um die Auflösung der molekularen Baueinheiten zu unterstützen. Die Reaktionsmischung kann auch vermischt, gerührt, gemahlen oder dergleichen werden, um vor dem Aufbringen der Reaktionsmischung als nasser Film eine gleichmäßige Verteilung der Formulierungskomponenten zu gewährleisten.
In Ausführungsformen kann die Reaktionsmischung vor dem Aufbringen als ein nasser Film erhitzt werden. Dies kann die Auflösung der einen oder mehreren molekularen Baueinheiten unterstützen und/oder die Viskosität der Reaktionsmischung durch die Teilreaktion der Reaktionsmischung vor dem Aufbringen der nassen Schicht erhöhen. Dieser Ansatz kann verwendet werden, um die Beladung der molekularen Baueinheiten in der Reaktionsmischung zu erhöhen.
In besonderen Ausführungsformen muss die Reaktionsmischung eine Viskosität aufweisen, welche die aufgebrachte nasse Schicht trägt. Die Viskositäten der Reaktionsmischungen liegen in einem Bereich von etwa 10 bis etwa 50.000 cps, wie z. B. von etwa 25 bis etwa 25.000 cps oder von etwa 50 bis etwa 1000 cps.
Die Beladung mit molekularer Baueinheit oder „Beladung” in der Reaktionsmischung ist definiert als Gesamtgewicht der molekularen Baueinheiten und gegebenenfalls der Katalysatoren geteilt durch das Gesamtgewicht der Reaktionsmischung. Die Beladung mit Baueinheiten kann im Bereich von etwa 3 bis etwa 100% ist, wie z. B. von etwa 5 bis etwa 50% oder von etwa 15 bis etwa 40% liegen. Im Falle der Verwendung einer flüssigen molekularen Baueinheit als einziger flüssiger Komponente der Reaktionsmischung (d. h. es wird keine zusätzliche Flüssigkeit verwendet) betrüge die Beladung mit Baueinheit etwa 100%.
Die Reaktionsmischung umfasst in Ausführungsformen eine Vielzahl an molekularen Baueinheiten, die gelöst, suspendiert oder in einer Flüssigkeit gemischt sind. Die Vielzahl an molekularen Baueinheiten kann von einer Art oder von zwei oder mehr Arten sein. Ist/sind eine oder mehrere der molekularen Baueinheiten eine Flüssigkeit, ist die Verwendung einer zusätzlichen Flüssigkeit optional.
Gegebenenfalls können Katalysatoren zur der Reaktionsmischung gegeben werden, um eine Bildung eines Prä-SOF zu ermöglichen oder die Kinetik der SOF-Bildung während der oben beschriebenen Aktion C zu modifizieren. Der Begriff „Prä-SOF” kann sich zum Beispiel auf mindestens zwei molekulare Baueinheiten beziehen, die miteinander reagiert haben und ein Molekulargewicht aufweisen, das höher als das der anfänglichen molekularen Baueinheit ist, und mehrere funktionelle Gruppen enthalten, die weitere Reaktionen mit funktionellen Baueinheiten oder Prä-SOF eingehen können, um ein SOF zu erhalten, das im Wesentlichen defektfrei oder ein defektfreies SOF ist, und/oder auf die „Aktivierung” der funktionellen Gruppen der molekularen Baueinheiten, die eine verstärkte oder modifizierte Reaktivität für den Filmbildungsprozess verleihen. Die Aktivierung kann die Dissoziation einer funktionellen Gruppeneinheit, die Vorassoziierung mit einem Katalysator, die Assoziierung mit einem Lösungsmittelmolekül, der Flüssigkeit, dem zweiten Lösungsmittel, der zweiten Flüssigkeit, einer sekundären Komponente oder mit einer Einheit umfassen, welche die Reaktivität der funktionellen Gruppe modifiziert. In Ausführungsformen kann die Prä-SOF-Bildung die Reaktion zwischen molekularen Baueinheiten oder die „Aktivierung” von funktionellen Gruppen der molekularen Baueinheiten oder eine Kombination aus beiden umfassen. Die Bildung von „Prä-SOF” kann auf eine ganze Reihe von Wegen erreicht werden, wie z. B. dem Erhitzen der Reaktionsmischung, der Exposition der Reaktionsmischung gegenüber UV-Strahlung oder einem beliebigen anderen Mittel, um molekulare Baueinheiten teilweise zur Reaktion zu bringen und/oder funktionelle Gruppen in der Reaktionsmischung vor dem Aufbringen der nassen Schicht auf dem Substrat zu aktivieren. Gegebenenfalls können Zusatzstoffe oder sekundäre Komponenten zu der Rektionsmischung gegeben werden, um die physikalischen Eigenschaften des resultierenden SOF zu verändern.
Die Komponenten der Reaktionsmischung (molekulare Baueinheiten, gegebenenfalls eine Flüssigkeit, gegebenenfalls Katalysatoren und gegebenenfalls Zusatzstoffe) werden in einem Gefäß vereinigt. Die Reihenfolge der Zugabe der Reaktionsmischungsbestandteile kann variieren; umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines SOF jedoch ein Prä-SOF oder die Bildung eines Prä-SOFs, kann der Katalysator, sofern vorhanden, typischerweise vor der Abscheidung der Reaktionsmischung als ein nasser Film zugegeben werden. In Ausführungsformen können molekulare Baueinheiten aktinisch, thermisch, chemisch oder mittels beliebiger anderer Mittel in Gegenwart oder Abwesenheit eines Katalysators zur Reaktion gebracht werden, um ein Prä-SOF zu erhalten. Das in Abwesenheit des Katalysators gebildete Prä-SOF und die molekularen Baueinheiten können eventuell in der Flüssigkeit in Abwesenheit des Katalysators erhitzt werden, um die Auflösung der molekularen Baueinheiten und der Prä-SOFs zu unterstützen. In Ausführungsformen können das in Abwesenheit des Katalysators gebildete Prä-SOF und die molekularen Baueinheiten eventuell auf eine Temperatur erhitzt werden, die keine signifikante weitere Reaktion der molekularen Baueinheiten und/oder der Prä-SOFs verursacht, um die Auflösung der molekularen Baueinheiten und der Prä-SOFs zu unterstützen. Die Reaktionsmischung kann auch vermischt, gerührt, gemahlen oder dergleichen werden, um vor dem Aufbringen der Reaktionsmischung als nasser Film eine gleichmäßige Verteilung der Formulierungskomponenten zu gewährleisten.
In Ausführungsformen kann die Reaktionsmischung vor dem Aufbringen als ein nasser Film erhitzt werden. Dies kann die Auflösung der einen oder mehreren molekularen Baueinheiten unterstützen und/oder die Viskosität der Reaktionsmischung durch die Teilreaktion der Reaktionsmischung vor dem Aufbringen der nassen Schicht zur Bildung von Prä-SOFs erhöhen. Zum Beispiel kann der Gewichtsanteil der molekularen Baueinheiten in der Reaktionsmischung, die in die vorreagierten molekularen Baueinheiten Prä-SOFs eingebaut werden, weniger als etwa 20%, wie z. B. etwa 15% bis etwa 1% oder 10% bis etwa 5% betragen. In Ausführungsformen beträgt das Molekulargewicht der 95%igen Prä-SOF-Moleküle weniger als 5.000 Dalton, wie z. B. 2.500 Dalton oder 1.000 Dalton. Die Herstellung von Prä-SOFs kann verwendet werden, um die Beladung der molekularen Baueinheiten in der Reaktionsmischung zu erhöhen.
Im Falle der Prä-SOF-Bildung über Aktivierung der funktionellen Gruppen, kann der molare Anteil der aktivierten, funktionellen Gruppen weniger als 50%, wie z. B. etwa 30% bis etwa 10% oder etwa 10% bis etwa 5% betragen.
In Ausführungsformen können zwei Verfahren der Prä-SOF-Bildung in Kombination erfolgen (Prä-SOF-Bildung durch Reaktion zwischen molekularen Baueinheiten oder Prä-SOF-Bildung durch die „Aktivierung” von funktionellen Gruppen der molekularen Baueinheiten) und die in Prä-SOF-Strukturen eingebauten molekularen Baueinheiten können aktivierte funktionelle Gruppen enthalten. In Ausführungsformen kann die Prä-SOF-Bildung durch Reaktion zwischen molekularen Baueinheiten und die Prä-SOF-Bildung durch die „Aktivierung” von funktionellen Gruppen der molekularen Baueinheiten gleichzeitig erfolgen.
In Ausführungsformen beträgt die Dauer der Prä-SOF-Bildung etwa 10 Sekunden bis etwa 48 Stunden, wie z. B. etwa 30 Sekunden bis etwa 12 Stunden oder etwa 1 Minute bis etwa 6 Stunden.
In besonderen Ausführungsformen muss die Reaktionsmischung eine Viskosität aufweisen, welche die aufgebrachte nasse Schicht trägt. Die Viskositäten der Reaktionsmischungen liegen in einem Bereich von etwa 10 bis etwa 50.000 cps, wie z. B. von etwa 25 bis etwa 25.000 cps oder von etwa 50 bis etwa 1000 cps.
Die Beladung mit molekularer Baueinheit oder „Beladung” in der Reaktionsmischung ist definiert als Gesamtgewicht der molekularen Baueinheiten und gegebenenfalls der Katalysatoren geteilt durch das Gesamtgewicht der Reaktionsmischung. Die Beladung mit Baueinheiten kann im Bereich von etwa 3 bis etwa 100%, wie z. B. von etwa 5 bis etwa 50% oder von etwa 15 bis etwa 40% liegen. Im Falle der Verwendung einer flüssigen molekularen Baueinheit als einziger flüssiger Komponente der Reaktionsmischung (d. h. es wird keine zusätzliche Flüssigkeit verwendet) betrüge die Beladung mit Baueinheit etwa 100%.
In Ausführungsformen kann das Prä-SOF aus Baueinheiten mit einer oder mehreren zusätzlichen Funktionalitäten hergestellt werden, die aus der Gruppe bestehend aus der zusätzlichen hydrophoben Funktionalität, der zusätzlichen superhydrophoben Funktionalität, der zusätzlichen hydrophilen Funktionalität, der zusätzlichen lipophoben Aktivität, der zusätzlichen superlipophoben Funktionalität, der zusätzlichen lipophilen Aktivität, der zusätzlichen photochromen Funktionalität und der zusätzlichen elektroaktiven Funktionalität ausgewählt werden. In Ausführungsformen ist die tendenzielle Eigenschaft der molekularen Baueinheiten die gleiche wie die zusätzliche Funktionalität der Prä-SOF. In Ausführungsformen ist die zusätzliche Funktionalität des SOFs keine tendenzielle Eigenschaft der molekularen Baueinheiten.
In der Reaktionsmischung verwendete Flüssigkeiten können reine Flüssigkeiten sein, wie z. B. Lösungsmittel und/oder Lösungsmittelmischungen.
Flüssigkeiten werden verwendet, um die molekularen Baueinheiten und Katalysatoren/Modifizierungsmittel in der Reaktionsmischung zu lösen oder zu suspendieren. Die Auswahl der Flüssigkeit basiert im Allgemeinen auf dem Gleichgewicht von Löslichkeit/Dispersion der molekularen Baueinheiten und einer bestimmten Beladung mit Baueinheiten, der Viskosität der Reaktionsmischung und dem Siedepunkt der Flüssigkeit, die einen Einfluss auf die Förderung der nassen Schicht zum trockenen SOF hat. Geeignete Flüssigkeiten können einen Siedepunkt von etwa 30 bis etwa 300°C, wie z. B. von etwa 65°C bis etwa 250°C oder von etwa 100°C bis etwa 180°C aufweisen.
Flüssigkeiten können Molekülklassen wie z. B. Alkane (Hexan, Heptan, Octan, Nonan, Decan, Cyclohexan, Cycloheptan, Cyclooctan, Decalin); gemischte Alkane (Hexane, Heptane), verzweigte Alkane (Isooctan), aromatische Verbindungen (Toluol, o-, m-, p-Xylol, Mesitylen, Nitrobenzol, Benzonitril, Butylbenzol, Anilin), Ether (Benzylethylether, Butylether, Isoamylether, Propylether), cyclische Ether (Tetrahydrofuran, Dioxan), Ester (Ethylacetat, Butylacetat, Butylbutyrat, Ethoxyethylacetat, Ethylpropionat, Phenylacetat, Methylbenzoat), Ketone (Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Diethylketon, Chloraceton, 2-Heptanon), cyclische Ketone (Cyclopentanon, Cyclohexanon), Amine (primäre, sekundäre oder tertiäre Amine wie z. B. Butylamin, Diisopropylamin, Triethylamin, Diisopropylethylamin, Pyridin), Amide (Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidinon, N,N-Dimethylformamid), Alkohole (Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-, tert-Butanol, Isobutanol, 1-Methoxy-2-propanol, Hexanol, Cyclohexanol, 3-Pentanol, Benzylalkohol), Nitrile (Acetonitril, Benzonitril, Butyronitril), halogenierte Aromaten (Chlorbenzol, Dichlorbenzol, Hexafluorbenzol), halogenierte Alkane (Dichlormethan, Chloroform, Dichlorethylen, Tetrachlorethan), und Wasser umfassen.
Gemischte Flüssigkeiten, die ein erstes Lösungsmittel, zweites Lösungsmittel, drittes Lösungsmittel und so weiter umfassen, können ebenfalls in der Reaktionsmischung verwendet werden. Es können zwei oder mehr Flüssigkeiten verwendet werden, um das Lösen/Dispergieren der molekularen Baueinheiten zu unterstützen und/oder die Beladung mit molekularen Baueinheiten zu erhöhen und/oder die Abscheidung eines stabilen nassen Films durch Erhöhung der Benetzung des Substrats und des Abscheidungsgeräts zu ermöglichen und/oder die Förderung der nassen Schicht zu dem trockenen SOF zu modulieren. In Ausführungsformen ist das zweite Lösungsmittel ein Lösungsmittel, dessen Siedepunkt oder Dampfdruckkurve oder Affinität für die molekularen Baueinheiten sich von dem/der des ersten Lösungsmittels unterscheidet. In Ausführungsformen hat ein erstes Lösungsmittel einen höheren Siedepunkt als den des zweiten Lösungsmittels. In Ausführungsformen hat das zweite Lösungsmittel einen Siedepunkt der gleich oder kleiner als 130°C ist, wie z. B. einen Siedepunkt von gleich oder weniger 100°C, zum Beispiel im Bereich von etwa 30°C bis etwa 100°C, oder im Bereich von etwa 40°C bis etwa 90°C oder etwa 50°C bis etwa 80°C.
In Ausführungsformen hat das erste Lösungsmittel oder das Lösungsmittel mit dem höheren Siedepunkt einen Siedepunkt, der gleich oder größer als etwa 65°C ist, wie z. B. im Bereich von etwa 80°C bis etwa 300°C, oder im Bereich von etwa 100°C bis etwa 250°C oder etwa 100°C bis etwa 180°C. Das Lösungsmittel mit dem höheren Siedepunkt kann zum Beispiel die folgenden umfassen (der Wert in Klammern ist jeweils der Siedepunkt der Verbindung): Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel wie z. B. Amylbenzol (202°C), Isopropylbenzol (152°C), 1,2-Diethylbenzol (183°C), 1,3-Diethylbenzol (181°C), 1,4-Diethylbenzol (184°C), Cyclohexylbenzol (239°C), Dipenten (177°C), 2,6-Dimethylnaphthalin (262°C), p-Cymol (177°C), Kampferöl (160–185°C), Solventnaphtha (110–200°C), cis-Decalin (196°C), trans-Decalin (187°C), Decan (174°C), Tetralin (207°C), Terpentinöl (153–175°C), Kerosin (200–245°C), Dodecan (216°C), Dodecylbenzol (verzweigt), und so weiter, Keton- und Aldehydlösungsmittel wie z. B. Acetophenon (201,7°C), Isophoron (215,3°C), Phoron (198–199°C), Methylcyclohexanon (169,0–170,5°C), Methyl-n-heptylketon (195,3°C) und so weiter, Esterlösungsmittel wie z. B. Diethylphthalat (296,1°C), Benzylacetat (215,5°C), γ-Butyrolacton (204°C), Dibutyloxalat (240°C), 2-Ethylhexylacetat (198,6°C), Ethylbenzoat (213,2°C), Benzylformiat (203°C) und so weiter, Diethylsulfat (208°C), Sulfolan (285°C), und halogenierte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, veretherte Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, Alkohollösungsmittel, Ether/Acetallösungsmittel, mehrwertige Alkohollösungsmittel, Carbonsäureanhydridlösungsmittel, phenolische Lösungsmittel, Wasser und Silikonlösungsmittel.
Das Verhältnis der gemischten Flüssigkeiten kann von einem Fachmann festgelegt werden. Das Verhältnis von Flüssigkeiten einer binären Flüssigkeitsmischung kann von etwa 1:1 bis etwa 99:1, wie z. B. von etwa 1:10 bis etwa 10:1, oder etwa 1:5 bis etwa 5:1, nach Volumen, betragen. Werden n Flüssigkeiten verwendet, wobei n im Bereich von etwa 3 bis etwa 6 liegt, liegt die Menge von jeder Flüssigkeit im Bereich von etwa 1% bis etwa 95%, sodass die Summe aller Flüssigkeitsbeiträge sich auf 100% aufsummiert.
In Ausführungsformen umfasst die gemischte Flüssigkeit ein erstes und ein zweites Lösungsmittel mit unterschiedlichen Siedepunkten. In weiteren Ausführungsformen kann der Unterschied der Siedepunkte zwischen dem ersten und dem zweiten Lösungsmittel von etwa Null bis etwa 150°C, wie z. B. von Null bis etwa 50°C betragen. Zum Beispiel kann der Siedepunkt des ersten Lösungsmittels den Siedepunkt des zweiten Lösungsmittels um etwa 1°C bis etwa 100°C übersteigen, wie z. B. um etwa 5°C bis etwa 100°C oder um etwa 10°C bis etwa 50°C. Die gemischte Flüssigkeit kann mindestens ein erstes und ein zweites Lösungsmittel mit unterschiedlichen Dampfdrücken umfassen, wie z. B. Kombinationen aus Lösungsmitteln mit hohem Dampfdruck und/oder Lösungsmitteln mit niedrigem Dampfdruck. Der Begriff „Lösungsmittel mit hohem Dampfdruck” bezeichnet zum Beispiel ein Lösungsmittel mit einem Dampfdruck von mindestens etwa 1 kPa, wie z. B. etwa 2 kPa oder etwa 5 kPa. Der Begriff „Lösungsmittel mit niedrigem Dampfdruck” bezeichnet zum Beispiel ein Lösungsmittel mit einem Dampfdruck von höchstens etwa 1 kPa, wie z. B. etwa 0,9 kPa oder etwa 0,5 kPa. In Ausführungsformen kann das erste Lösungsmittel ein Lösungsmittel mit niedrigem Dampfdruck sein, wie zum Beispiel Terpineol, Diethylenglykol, Ethylenglykol, Hexylenglykol, N-Methyl-2-pyrrolidon und Tri(ethylenglykol)dimethylether. Ein Lösungsmittel mit hohem Dampfdruck ermöglicht die rasche Entfernung des Lösungsmittels durch Trocknen und/oder Verdampfen bei Temperaturen unterhalb des Siedepunkts. Lösungsmittel mit hohem Dampfdruck können zum Beispiel Aceton, Tetrahydrofuran, Toluol, Xylol, Ethanol, Methanol, 2-Butanon und Wasser umfassen.
In Ausführungsformen, in denen gemischte, ein erstes Lösungsmittel, zweites Lösungsmittel, drittes Lösungsmittel und so weiter umfassende Flüssigkeiten in der Reaktionsmischung verwendet werden, kann das Fördern der Veränderung des nassen Films und Bilden des trockenen SOF Folgendes umfassen: Zum Beispiel das Erhitzen des nassen Films auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunkts der Reaktionsmischung zur Bildung des trockenen SOF-Films; oder das Erhitzen des nassen Films auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunkts des zweiten Lösungsmittels (unterhalb der Temperatur des Siedepunkts des ersten Lösungsmittels), um das zweite Lösungsmittel zu entfernen und dabei das erste Lösungsmittel im Wesentlichen zurückzulassen und dann nach der weitestgehenden Entfernung des zweiten Lösungsmittels Entfernen des ersten Lösungsmittels durch Erhitzen der resultierenden Zusammensetzung auf eine Temperatur entweder oberhalb oder unterhalb des Siedepunkts des ersten Lösungsmittels zur Bildung des trockenen SOF-Films; oder das Erhitzen des nassen Films unterhalb des Siedepunkts des zweiten Lösungsmittels, um das zweite Lösungsmittel (das ein Lösungsmittel mit hohem Dampfdruck ist) zu entfernen, während das erste Lösungsmittel im Wesentlichen zurückgelassen wird, und nach Entfernen des zweiten Lösungsmittels Entfernen des ersten Lösungsmittels durch Erhitzen der resultierenden Zusammensetzung auf eine Temperatur von entweder oberhalb oder unterhalb des Siedepunkts des ersten Lösungsmittels, um den trockenen SOF-Film zu bilden.
Der Begriff „weitestgehende Entfernung” bezieht sich zum Beispiel auf die Entfernung von mindestens 90% des jeweiligen Lösungsmittels, wie z. B. etwa 95% des jeweiligen Lösungsmittels. Der Begriff „im Wesentlichen Zurücklassen” bezieht sich zum Beispiel auf die Entfernung von höchstens 2% des jeweiligen Lösungsmittels, wie z. B. eine Entfernung von höchstens 1% des jeweiligen Lösungsmittels.
Diese gemischten Flüssigkeiten können verwendet werden, um die Umwandlungsgeschwindigkeit der nassen Schicht in das SOF zu verringern oder zu erhöhen, um die Eigenschaften des SOFs zu manipulieren. Bei einer Verknüpfungschemie über Kondensation und Addition/Elimination können zum Beispiel Flüssigkeiten wie Wasser, primäre, sekundäre oder tertiäre Alkohole (wie z. B. Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, 1-Methoxy-2-propanol, tert-Butanol) verwendet werden.
Gegebenenfalls kann ein Katalysator in der Reaktionsmischung vorhanden sein, um die Beförderung der nassen Schicht zum trockenen SOF zu unterstützen. Auswahl und Verwendung des optionalen Katalysators hängen von den funktionellen Gruppen an den molekularen Baueinheiten ab. Katalysatoren können homogen (gelöst) oder heterogen (ungelöst oder teilweise gelöst) vorliegen und umfassen Br⌀nsted-Säuren (HCl(aq), Essigsäure, p-Toluolsulfonsäure, amingeschützte p-Toluolsulfonsäure wie z. B. Pyridinium-p-toluolsulfonat, Trifluoressigsäure); Lewissäuren (Bortrifluoretherat, Aluminiumtrichlorid); Br⌀nsted-Basen (Metallhydroxide wie z. B. Natriumhydroxid, Lithiumhydroxid, Kaliumhydroxid; primäre, sekundäre oder tertiäre Amine wie z. B. Butylamin, Diisopropylamin, Triethylamin, Diisopropylethylamin); Lewisbasen (N,N-Dimethyl-4-aminopyridin); Metalle (Cu-Bronze); Metallsalze (FeCl₃, AuCl₃) sowie Metallkomplexe (ligierte Palladiumkomplexe, ligierte Rutheniumkatalysatoren). Eine typische Katalysatorbeladung liegt im Bereich von etwa 0,01% bis etwa 25%, wie z. B. von etwa 0,1% bis etwa 5% der Beladung der molekularen Baueinheit in der Reaktionsmischung. Der Katalysator kann in der Zusammensetzung des endgültigen SOF vorhanden sein oder nicht vorhanden sein.
Gegebenenfalls können in der Reaktionsmischung oder der nassen Schicht Zusatzstoffe oder sekundäre Komponenten vorhanden sein. Solche Zusatzstoffe oder sekundären Komponenten können auch in einem trockenen SOF integriert sein. Zusatzstoffe oder sekundäre Komponenten können homogen oder heterogen in der Reaktionsmischung und der nassen Schicht oder dem trockenen SOF vorhanden sein. Die Begriffe „Zusatzstoff” und „sekundäre Komponente” beziehen sich zum Beispiel auf Atome oder Moleküle, die nicht kovalent an das SOF gebunden sind, sondern willkürlich in der Zusammensetzung verteilt sind. Zusatzstoffe können verwendet werden, um die physikalischen Eigenschaften des SOF wie z. B. elektrische Eigenschaften (Leitfähigkeit, Halbleiterfähigkeit, Elektronentransport, Lochtransport), Oberflächenenergie (Hydrophobie, Hydrophilie), Zugfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Stoßmodifizierer, verstärkende Fasern, Antiblockierungsmittel, Schmierstoffe, antistatische Mittel, Kupplungsmittel, Benetzungsmittel, beschlagsverhindernde Mittel, Flammschutzmittel, Ultraviolettstabilisatoren, Antioxidantien, Biozide, Farbstoffe, Pigmente, Duftstoffe, Desodorantien, Keimbildner und dergleichen zu verändern.
Verfahrensaktion B: Abscheiden der Reaktionsmischung als nasser Film
Die Reaktionsmischung kann auf eine Vielzahl an Substraten unter Verwendung einer Anzahl von Flüssigphasenabscheidungstechniken als ein nasser Film aufgebracht werden. Die Dicke des SOF hängt von der Dicke des nassen Films und von der Beladung der Reaktionsmischung mit molekularen Baueinheiten ab. Die Dicke des nassen Films hängt von der Viskosität der Reaktionsmischung und dem Verfahren ab, das zum Aufbringen der Reaktionsmischung als nasser Film verwendet wird.
Substrate umfassen zum Beispiel Polymere, Papiere, Metalle und Metalllegierungen, dotierte und undotierte Formen von Elementen der Gruppen III–VI des Periodensystems, Metalloxide, Metallchalkogenide und vorher hergestellte SOF-Filme. Beispiele für Poylmerfilmsubstrate umfassen Polyester, Polyolefine, Polycarbonate, Polystyrole, Polyvinylchlorid, Block- und Zufallscopolymere davon und dergleichen. Beispiele für metallische Oberflächen umfassen metallisierte Polymere, Metallfolien, Metallplatten, gemischte Materialsubstrate, wie z. B. auf Polymer, Halbleiter, Metalloxid oder Glassubstrat strukturierte oder abgeschiedene Metalle. Beispiele für aus dotierten und undotierten Elementen der Gruppen III–VI des Periodensystems bestehende Substrate umfassen Aluminium, Silicium, mit Phosphor n-dotiertes Silicium, mit Bor p-dotiertes Silicium, Zinn, Galliumarsenid, Blei, Galliumindiumphosphid und Indium. Beispiele für Metalloxide umfassen Siliciumdioxid, Titandioxid, Indiumzinnoxid, Zinndioxid, Selendioxid und Aluminiumoxid. Beispiele für Metallchalkogenide umfassen Cadmiumsulfid, Cadmiumtellurid und Zinkselenid. Außerdem ist wahrzunehmen, dass chemisch behandelte oder mechanisch modifizierte Formen der oben genannten Substrate innerhalb des Bereichs der Oberflächen verbleiben, die mit der Reaktionsmischung beschichtet werden können.
In Ausführungsformen kann das Substrat zum Beispiel aus Silicium, einer Glasplatte, einem Kunststofffilm oder einer Folie bestehen. Für strukturell flexible Vorrichtungen können Kunststoffsubstrate wie z. B. Polyester-, Polycarbonat- oder Polyimidfolien und dergleichen verwendet werden. Die Dicke des Substrat kann von rund 10 Mikrometer bis mehr als 10 Millimeter betragen, mit einer beispielhaften Dicke von etwa 50 Mikrometer bis etwa 100 Mikrometer, insbesondere bei einem flexiblen Kunststoffsubstrat, und von etwa 0,5 bis etwa 10 Millimeter für ein starres Substrat wie z. B. Glas oder Silicium.
Die Reaktionsmischung kann unter Verwendung einer Reihe von Flüssigphasenabscheidungstechniken auf das Substrat aufgebracht werden, einschließlich zum Beispiel, Schleuderbeschichten, Rakelbeschichten, Bandbeschichten, Tauchbeschichten, Becherbeschichten, Stabbeschichten, Siebdrucken, Tintenstrahldrucken, Sprühbeschichten, Prägen und dergleichen. Das zur Abscheidung der nassen Schicht eingesetzten Verfahren hängt von der Natur, Größe und Form des Substrats und der gewünschten Dicke der nassen Schicht ab. Die Dicke der nassen Schicht kann in einem Bereich von etwa 10 nm bis etwa 5 mm, wie z. B. von etwa 100 nm bis etwa 1 mm oder von etwa 1 μm bis etwa 500 μm liegen.
Verfahrensaktion C: Förderung der Veränderung des nassen Films zu einem trockenen SOF
Der Begriff „Fördern” bezieht sich zum Beispiel auf eine beliebige geeignete Technik zur Begünstigung der Reaktion der molekularen Baueinheiten. Wenn eine Flüssigkeit zur Bildung des trockenen Films entfernt werden muss, bezieht sich „Fördern” auch auf das Entfernen der Flüssigkeit. Die Reaktion der molekularen Baueinheiten und das Entfernen der Flüssigkeit können nacheinander oder gleichzeitig erfolgen.
In Ausführungsformen kann sich der Begriff „Fördern” zum Beispiel auch auf eine beliebige geeignete Technik zur Begünstigung der Reaktion der molekularen Baueinheiten und/oder Prä-SOF beziehen, wie z. B. eine chemische Reaktion der funktionellen Gruppen der Baueinheiten und/oder der Prä-SOFs. Die Reaktion der molekularen Baueinheiten und/oder Prä-SOFs und das Entfernen der Flüssigkeit können nacheinander oder gleichzeitig erfolgen.
In bestimmten Ausführungsformen ist die Flüssigkeit auch eine der molekularen Baueinheiten und wird in das SOF eingebaut. Der Begriff „trockenes SOF” bezieht sich zum Beispiel auf im Wesentlichen trockene Filme, so kann ein im Wesentlichen trockenes SOF zum Beispiel einen Flüssigkeitsgehalt von weniger als etwa 5 Gew.-% des SOF oder einen Flüssigkeitsgehalt von weniger als etwa 2 Gew.-% des SOF aufweisen.
Fördern der nassen Schicht zur Bildung eines trockenen SOF kann mittels einer beliebigen geeigneten Technik erreicht werden. Fördern der nassen Schicht zur Bildung eines trockenen SOF umfasst typischerweise eine thermische Behandlung, die zum Beispiel Ofentrocknung, Infrarotstrahlung (IR) und dergleichen mit Temperaturen im Bereich von 40 bis 350°C und von 60 bis 200°C und von 85 bis 160°C umfasst. Die gesamte Heizdauer kann im Bereich von etwa vier Sekunden bis etwa 24 Stunden liegen, wie z. B. von einer Minute bis 120 Minuten oder von drei Minuten bis 60 Minuten.
Das Fördern der nassen Schicht zu dem COF-Film kann unter Verwendung eines IR-Heizmoduls, das über einem Bandtransportsystem installiert ist, erreicht werden. Es können verschiedene Arten von IR-Emittern verwendet werden, wie z. B. Kohlenstoff IR-Emitter oder kurzwellige IR-Emitter (die von Heraerus erhältlich sind). Zusätzliche beispielhafte Informationen bezüglich Kohlenstoff-IR-Emittern und kurzwelligen IR-Emittern sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

IR-Lampe Maximum-Wellenlänge Lampenzahl Modulleistung (kW)

Kohlenstoff 2,0 Mikrometer 2-Doppelröhre 4,6

kurzwellig 1,2–1,4 Mikrometer 3-Doppelröhre 4,5
Verfahrensaktion D: Gegebenenfalls Entfernen des SOF von dem beschichteten Substrat, um ein frei stehendes SOF zu erhalten
In Ausführungsformen ist ein freistehendes SOF erwünscht. Freistehende SOFs können erhalten werden, wenn ein geeignetes Substrat mit geringer Haftung als Träger für die Abscheidung der nassen Schicht verwendet wird. Geeignete Substrate, die eine geringe Haftung zum SOF aufweisen, können zum Beispiel Metallfolien, metallisierte Polymersubstrate, Trennpapiere und SOFs umfassen, wie z. B. SOFs, die mit einer Oberfläche hergestellt wurden, die so verändert wurde, dass sie eine geringe Haftung oder eine verringerte Neigung zur Haftung oder Adhäsion aufweist. Das Entfernen des SOF vom tragenden Substrat kann auf eine Reihe von Wegen erreicht werden, die Fachleuten bekannt sind. Zum Beispiel kann das Entfernen des SOF von dem Substrat ausgehend von einer Ecke oder Kante des Films erfolgen und gegebenenfalls durch das Passieren des Substrats und SOF über eine gekrümmte Oberfläche unterstützt werden.
Verfahrensaktion E: Gegebenenfalls Verarbeitung des frei stehenden SOF zu einer Rolle
Gegebenenfalls kann ein freistehendes SOF oder ein von einem flexiblen Substrat getragenes SOF zu einer Rolle verarbeitet werden. Das SOF kann zum Lagern, Handhaben und eine Vielzahl anderer Zwecke zu einer Rolle verarbeitet werden. Die Anfangskrümmung der Rolle wird so gewählt, dass das SOF nicht verzerrt wird oder während des Aufwickelprozesses einreißt.
Verfahrensaktion F: Gegebenenfalls Schneiden und Vernahten des SOF in eine Form, wie z. B. einem Band
Das Verfahren zum Schneiden und Vernahten des SOF ist dem ähnlich, das im US-Patent Nr. 5,455,136 , eingereicht am 3. Oktober 1995, (für Polymerfilme) beschrieben wird. Ein SOF-Band kann aus einem einzelnen SOF, einem mehrschichtigen SOF und einem aus einer Bahn geschnittenen SOF-Bogen herstellt werden. Solche Bögen können von rechteckiger Form oder einer beliebigen besonderen Form sein, wie gewünscht. Die Seiten des/der SOF(s) können die gleiche Länge haben, oder ein Paar paralleler Seiten kann länger sein als das andere Paar paralleler Seiten. Das/die SOF(s) können zu Formen verarbeitet werden, wie z. B. einem Band, indem die gegenüberliegenden Seitenrandendregionen des SOF-Bogens überlappend vereinigt werden. Typischerweise wird in den überlappenden Seitenrandendregionen an der Stelle des Zusammenfügens eine Naht erzeugt. Das Zusammenfügen kann mittels eines beliebigen geeigneten Mittels bewirkt werden. Typische Zusammenfügungstechniken umfassen zum Beispiel Schweißen (einschließlich mit Ultraschall), Kleben, Umwickeln, Wärmeschweißen unter Druck und dergleichen. Aufgrund ihrer Geschwindigkeit, Sauberkeit (keine Lösungsmittel) und der Erzeugung einer dünnen und engen Naht sind Verfahren wie z. B. Ultraschallschweißen wünschenswerte allgemeine Verfahren zum Zusammenfügen von flexiblen Bögen.
Verfahrensaktion G: Gegebenenfalls Verwendung eines SOF als Substrat für nachfolgende SOF-Bildungsverfahren
Ein SOF kann als ein Substrat im SOF-Bildungsverfahren eingesetzt werden, um einen mehrschichtigen, strukturierten organischen Film zu ergeben. Die Schichten eines mehrschichtigen SOF können chemisch gebunden sein oder in physikalischem Kontakt stehen. Chemisch gebundene mehrschichtige SOFs werden gebildet, wenn auf der Substrat-SOF-Oberfläche vorhandene funktionelle Gruppen mit den molekularen Baueinheiten, die in der zur Bildung der zweiten Lage des strukturierten organischen Films verwendeten, abgeschiedenen nassen Schicht vorhanden sind, reagieren können. Mehrschichtige SOFs, die im physikalischen Kontakt stehen, brauchen nicht chemisch aneinander gebunden werden.
Ein SOF-Substrat kann gegebenenfalls vor der Abscheidung der nassen Schicht chemisch behandelt werden, um die chemische Bindung einer zweiten SOF-Schicht zur Bildung eines mehrschichtigen strukturierten organischen Films zu ermöglichen oder zu begünstigen.
Alternativ kann ein SOF-Substrat vor der Abscheidung der nassen Schicht chemisch behandelt werden, um die chemische Bindung einer zweiten SOF-Schicht zu blockieren (Oberflächenpassivierung), um ein mehrschichtiges SOF mit physikalischem Kontakt zu bilden.
Weitere Verfahren, wie z. B. Laminieren von zwei oder mehr SOFs können ebenfalls verwendet werden, um mehrschichtiges SOFs mit physikalischem Kontakt zu bilden.
Beispiele
Hierin wird eine Anzahl an Beispielen des zur Herstellung von SOFs verwendeten Verfahrens dargelegt und diese sind erläuternd für die verschiedenen Zusammensetzungen, Bedingungen, Techniken, die eingesetzt werden können. Innerhalb von jedem Beispiel werden die nominellen Aktionen, die mit dieser Aktivität einhergehen, identifiziert. Die Reihenfolge und Anzahl von Aktionen zusammen mit betrieblichen Parameter wie z. B. Temperatur, Zeit, Beschichtungsverfahren und dergleichen sind durch die folgenden Beispiele nicht eingeschränkt. Alle Teile beziehen sich, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht. Der Begriff „Raumtemperatur” bezieht sich auf eine Temperatur im Bereich von zum Beispiel etwa 20°C bis etwa 25°C. Mechanische Messungen wurden auf einem dynamisch-mechanischem Analysator DMA Q800 von TA Instruments unter Verwendung von Standardverfahren des Fachgebiets gemessen. Differentialrasterkalorimetrie wurde auf einem Differentialrasterkalorimeter DSC 2910 von TA Instruments unter Verwendung von Standardverfahren des Fachgebiets gemessen. Therogravimetrieanalysen wurde auf einem Thermogravimetrieanalysator TGA 2950 von TA Instruments unter Verwendung von Standardverfahren des Fachgebiets gemessen. FT-IR-Spektren wurden auf einem Nicolet Magna 550 Spektrometer unter Verwendung von Standardverfahren des Fachgebiets gemessen. Dickemessungen von < 1 Mikrometer wurden auf einem Tastschnittgeräts Dektak 6M gemessen. Oberflächenenergien wurden auf einem Kontaktwinkelgerät DAT 1100 von Fibro (Schweden) unter Verwendung von Standardverfahren des Fachgebiets gemessen Sofern nicht anders aufgeführt, waren die in den folgenden Beispielen hergestellten SOFs entweder defektfreie SOFs oder im Wesentlichen defektfreie SOFs.
Die auf Mylar geschichteten SOFs wurden durch Eintauchen in ein bei Raumtemperatur befindliches Wasserbad abgezogen. Nach 10minütigem Einweichen löste sich der SOF-Film im Allgemeinen von dem Mylar-Substrat. Dieses Verfahren ist bei einem SOF, das auf Substrate mit einer bekannten hohen Oberflächenenergie (polar) wie z. B. Glas, Glimmer, Salz und dergleichen beschichtet wurde, am effizientesten.
Angesichts der unten folgenden Beispielen ist es offensichtlich, dass durch die Verfahren der vorliegenden Offenbarung hergestellte Zusammensetzungen mit vielen Arten von Komponenten ausgeführt werden können und dass sie viele verschiedene Verwendungen gemäß der oben beschriebenen Offenbarung und wie hier im Folgenden dargelegt, aufweisen können.
Ausführungsform einer strukturierten SOF-Zusammensetzung
Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist das Erreichen eines SOF, dessen mikroskopische Anordnung der Segmente strukturiert ist. Der Begriff „Strukturieren” bezeichnet zum Beispiel die Reihenfolge, in der die Segmente miteinander verknüpft sind. Ein strukturiertes SOF würde daher eine Zusammensetzung darstellen, in der zum Beispiel Segment A nur mit Segment B verbunden ist, und umgekehrt Segment B nur mit Segment A verbunden ist. Des Weiteren wird ein System, in dem nur ein Segment vorhanden ist, z. B. Segment A eingesetzt ist, strukturiert sein, weil A nur mit A reagieren soll. Grundsätzlich kann ein strukturiertes SOF unter Verwendung einer beliebigen Anzahl an Segmentarten erreicht werden. Die Strukturierung von Segmenten kann kontrolliert werden, indem molekulare Baueinheiten verwendet werden, bei denen die Reaktivität ihrer funktionellen Gruppen komplementär zu der molekularen Partnerbaueinheit sein soll und wobei die Wahrscheinlichkeit einer Reaktion einer molekularen Baueinheit mit sich selbst minimiert ist. Die vorgenannte Strategie zur Segmentstrukturierung ist nicht eingeschränkt. Beispiele, bei denen eine spezifische Strategie zur Steuerung der Strukturierung nicht absichtlich eingebaut wurde, sind hierin ebenfalls ausgeführt.
Ein strukturierter Film kann unter Verwendung von spektroskopischen Techniken nachgewiesen werden, die in der Lage sind, die erfolgreiche Bildung von Verknüpfungsgruppen in einem SOF zu bewerten. Solche Spektroskopietechniken umfassen zum Beispiel Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie, Ramanspektroskopie und Festkörper-Kernspinresonanzspektroskopie. Beim Sammeln von Daten mittels einer spektroskopischen Technik von einer Probe deutet das Fehlen von Signalen von funktionellen Gruppen an Baueinheiten und das Auftauchen von Signalen von Verknüpfungsgruppen auf eine Reaktion zwischen Baueinheiten und der gleichzeitigen Strukturierung und Bildung eines SOF hin.
Es werden auch verschiedene Grade von Strukturierung ausgeführt. Eine vollständige Strukturierung eines SOF wird durch das vollständige Fehlen von spektroskopischen Signalen von funktionalen Gruppen der Baueinheiten nachgewiesen. Es werden auch SOFs mit einem geringeren Grad an Strukturierung ausgeführt, wobei innerhalb des SOF strukturierte Domänen vorhanden sind. SOFs mit strukturierten Domänen werden bei einer spektroskopischen Messung Signale von funktionellen Gruppen der Baueinheiten, die unmodifiziert geblieben sind, am Rand einer strukturierten Domäne erzeugen.
Es wird festgestellt, dass ein sehr geringer Grad an Strukturierung mit einer ineffizienten Reaktion zwischen Baueinheiten und der Unfähigkeit zur Filmbildung einhergeht. Daher erfordert eine erfolgreiche Ausführung des Verfahrens der vorliegenden Offenbarung eine beträchtliche Strukturierung zwischen Baueinheiten innerhalb des SOF. Der zur Bildung eines SOF erforderliche Grad an Strukturierung ist variabel und hängt von den gewählten Baueinheiten und den gewünschten Verknüpfungsgruppen ab. Der minimal erforderliche Grad an Strukturierung ist der zur Bildung eines Films unter Verwendung des hierin beschriebenen Verfahrens erforderliche und dieser kann als eine Bildung von etwa 20% oder mehr der beabsichtigten Verknüpfungsgruppen quantifiziert werden, wie z. B. etwa 40% oder mehr der beabsichtigten Verknüpfungsgruppen oder etwa 50% oder mehr der beabsichtigten Verknüpfungsgruppen; der nominelle Grad an Strukturierung, der durch die vorliegende Offenbarung ausgeführt wird, ist die Bildung von etwa 60% der beabsichtigten Verknüpfungsgruppen, wie z. B. eine Bildung von etwa 100% der beabsichtigten Verknüpfungsgruppen. Die Bildung von Verknüpfungsgruppen kann spektroskopisch nachgewiesen werden, wie früher in den Ausführungsformen beschrieben.
HERSTELLUNG EINES STRUTKURIERTEN SOF
Die folgenden Experimente stellen die Entwicklung eines strukturierten SOF vor. Die unten beschriebene Aktivität ist nicht einschränkend, da es offensichtlich ist, dass viele Arten vor Vorgehensweisen verwendet werden können, um eine Strukturierung in einem SOF zu erzeugen.
BEISPIEL 1 beschreibt die Synthese eines SOF vom Typ 2, wobei die Komponenten so vereinigt werden, dass zwischen zwei Baueinheiten eine Verknüpfungschemie einer Veretherung begünstigt wird. Das Vorhandensein eines Säurekatalysators und eine Heizaktion ergibt mit dem in BEISPIEL 1 beschriebenen Verfahren ein SOF.
BEISPIEL 1: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Herstellung der die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung. Das Folgende wurde vereinigt: die Baueinheit Benzol-1,4-dimethanol [Segment = p-Xylyl; Fg = Hydroxyl (-OH); (0,47 g, 3,4 mmol)] und eine zweite Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin; Fg = Methoxyether (-OCH₃); (1,12 g, 1,7 mmol)] und 17,9 g 1-Methoxy-2-propanol. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,31 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1-Methoxy-2-propanol zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben.
(Aktion B) Abscheiden der Reaktionsmischung als nasser Film. Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 8 mil (203,2 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht.
(Aktion C) Förderung der Veränderung des nassen Films zu einem trockenen SOF. Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke im Bereich von etwa 3–6 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden kann. Die Farbe des SOF war Grün. Das Fourier-Transformations-Infrarotspektrum eines Teils dieses SOF ist in 1 dargestellt.
Um nachzuweisen, dass das in BEISPIEL 1 hergestellte SOF Segmente aus den eingesetzten molekularen Baueinheiten umfasst, die innerhalb des SOF strukturiert sind, wurden drei Kontrollexperimente durchgeführt. Das heißt, es wurden drei flüssige Reaktionsmischungen unter Verwendung der gleichen Vorgehensweise wie in Aktion A in BEISPIEL 1 dargelegt hergestellt, jede dieser drei Formulierungen wurde jedoch wie folgt modifiziert:

• (Kontrollreaktionsmischung 1, Beispiel 2) Die Baueinheit Benzol-1,4-dimethanol wurde nicht eingeschlossen.
• Kontrollreaktionsmischung 2, Beispiel 3) Die Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin wurde nicht eingeschlossen.
• (Kontrollreaktionsmischung 3, Beispiel 4) Der Katalysator p-Toluolsulfonsäure wurde nicht eingeschlossen.

Die vollständigen Beschreibungen des SOF-Bildungsverfahrens für die oben beschriebenen Kontrollexperimente sind detailliert in den unten folgenden BEISPIELEN 2–4 aufgeführt.
BEISPIEL 2: (Kontrollexperiment, bei dem die Baueinheit Benzol-1,4-dimethanol nicht eingeschlossen wurde)
(Aktion A) Herstellung der die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung. Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin; Fg = Methoxyether (-OCH₃); (1,12 g, 1,7 mmol)] und 17,9 g 1-Methoxy-2-propanol. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,31 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1-Methoxy-2-propanol zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben.
(Aktion B) Abscheiden der Reaktionsmischung als nasser Film. Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 8 mil (203,2 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht.
(Aktion C) Versuchte Förderung der Veränderung des nassen Films zu einem trockenen SOF. Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben keinen Film. Stattdessen wurde ein ausgefallenes Pulver der Baueinheit auf dem Substrat abgeschieden.
BEISPIEL 3: (Kontrollexperiment, in dem die Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin nicht eingeschlossen wurde)
(Aktion A) Herstellung der die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung. Das Folgende wurde vereinigt: die Baueinheit Benzol-1,4-dimethanol [Segment = p-Xylyl; Fg = Hydroxyl (-OH); (0,47 g, 3,4 mmol)] und 17,9 g 1-Methoxy-2-propanol. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,31 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1-Methoxy-2-propanol zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben.
(Aktion B) Abscheiden der Reaktionsmischung als nasser Film. Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 8 mil (203,2 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM Substrats aufgebracht.
(Aktion C) Versuchte Förderung der Veränderung des nassen Films zu einem trockenen SOF. Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben keinen Film. Stattdessen wurde ein ausgefallenes Pulver der Baueinheit auf dem Substrat abgeschieden.
BEISPIEL 4: (Kontrollexperiment, in dem der Säurekatalysator p-Toluolsulfonsäure nicht eingeschlossen wurde)
(Aktion A) Herstellung der die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung. Das Folgende wurde vereinigt: die Baueinheit Benzol-1,4-dimethanol [Segment = p-Xylyl; Fg = Hydroxyl (-OH); (0,47 g, 3,4 mmol)] und eine zweite Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin; Fg = Methoxyether (-OCH₃); (1,12 g, 1,7 mmol)] und 17,9 g 1-Methoxy-2-propanol. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert, um die Flüssigkeit enthaltende Reaktionsmischung zu ergeben.
(Aktion B) Abscheiden der Reaktionsmischung als nasser Film. Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 8 mil (203,2 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht.
(Aktion C) Versuchte Förderung der Veränderung des nassen Films zu einem trockenen SOF. Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben keinen Film. Stattdessen wurde ein ausgefallenes Pulver der Baueinheiten auf dem Substrat abgeschieden.
Wie in den BEISPIELEN 2–4 beschrieben, wurde jede der drei Kontrollreaktionsmischungen der Aktion B und Aktion C wie im BEISPIEL 1 beschrieben unterzogen. Es bildete sich jedoch in keinem der Fälle ein SOF, die Baueinheiten fielen einfach auf dem Substrat aus. Aus diesen Ergebnissen lässt sich schließen, dass Baueinheiten unter den genannten Verarbeitungsbedingungen weder mit sich selbst reagieren können, noch können die Baueinheiten im Abwesenheit eines Promotors (p-Toluolsulfonsäure) reagieren. Daher ist die in BEISPIEL 1 beschriebene Aktivität eine, bei der die Baueinheiten (Benzol-1,4-dimethanol und N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin) nur miteinander zur Reaktion gebracht werden können, wenn sie dazu veranlasst werden. Ein strukturiertes SOF ergibt sich, wenn die Segmente p-Xylyl und N4,N4,N4',N4'-Tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin nur miteinander verbunden werden. Das Fourier-Transformations-Infrarotspektrum zeigt im Vergleich mit denen der Produkte der Kontrollexperimente (2) der SOF das Fehlen von funktionellen Gruppen (insbesondere das Fehlen der Hydroxylbande des Benzol-1,4-dimethanols) aus dem Ausgangsmaterial und unterstützt ebenfalls, dass die Verbindung zwischen den Segmenten wie oben beschrieben vor sich gegangen ist. Das vollständige Fehlen der Hydroxylbande im Spektrum des SOF deutet darüber hinaus daraufhin, dass die Strukturierung ein hohes Maß erreicht hat.
Im Folgenden werden weitere Beispiele für defektfreie SOFs und/oder im Wesentlichen defektfreie SOFs beschrieben, die gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurden. In den folgenden Beispielen ist (Aktion A) die Herstellung der Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung; (Aktion B) ist die Abscheidung der Reaktionsmischung als nasser Film; und (Aktion C) ist die Förderung der Umwandlung des nassen Films in ein trockenes SOF.
BEISPIEL 5: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: die Baueinheit Benzol-1,3,5-trimethanol [Segment = Benzol-1,3,5-trimethyl; Fg = Hydroxyl (-OH); (0,2 g, 1,2 mmol)] und eine zweite Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin; Fg = Methoxyether (-OCH₃); (0,59 g, 0,8 mmol)] und 8,95 g 1-Methoxy-2-propanol. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,16 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1-Methoxy-2-propanol zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 20 mil (508 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke im Bereich von etwa 2–4 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war Grün.
BEISPIEL 6: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: die Baueinheit 1,6-n-Hexandiol [Segment = n-Hexyl; Fg = Hydroxyl (-OH); (0,21 g, 1,8 mmol)] und eine zweite Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin; Fg = Methoxyether (-OCH₃); (0,58 g, 0,87 mmol)] und 8,95 g 1-Methoxy-2-propanol. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,16 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1-Methoxy-2-propanol zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 20 mil (508 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke im Bereich von etwa 4–5 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war Grün. Das Fourier-Transformations-Infrarotspektrum eines Teils dieses SOF ist in 3 wiedergegeben.
BEISPIEL 7: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: die Baueinheit Benzol-1,4-dimethanol [Segment = p-Xylyl; Fg = Hydroxyl (-OH); (0,64 g, 4,6 mmol)] und eine zweite Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin; Fg = Methoxyether (-OCH₃); (1,54 g, 2,3 mmol)] und 7,51 g 1,4-Dioxan. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte, die dann durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert wurde. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,28 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1,4-Dioxan zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 4 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke im Bereich von etwa 8–12 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war Grün.
BEISPIEL 8: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: die Baueinheit 1,6-n-Hexandiol [Segment = n-Hexyl; Fg = Hydroxyl (-OH); (0,57 g, 4,8 mmol)] und eine zweite Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin; Fg = Methoxyether (-OCH₃); (1,61 g, 2,42 mmol)] und 7,51 g 1,4-Dioxan. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,22 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1,4-Dioxan zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke im Bereich von etwa 12–20 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war Grün.
BEISPIEL 9: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: die Baueinheit 4,4'-(Cyclohexan-1,1-diyl)diphenol [Segment = 4,4'-(Cyclohexan-1,1-diyl)diphenyl; Fg = Hydroxyl (-OH); (0,97 g, 6 mmol)] und eine zweite Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin; Fg = Methoxyether (-OCH₃); (1,21 g, 1,8 mmol)] und 7,51 g 1,4-Dioxan. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,22 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1,4-Dioxan zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke im Bereich von etwa 12–20 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war Grün. Das Fourier-Transformations-Infrarotspektrum eines Teils dieses SOF ist in 4 wiedergegeben.
BEISPIEL 10: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: die Baueinheit Benzol-1,4-dimethanol [Segment = p-Xylyl; Fg = Hydroxyl (-OH); (0,52 g, 3,8 mmol)] und eine zweite Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin; Fg = Methoxyether (-OCH₃); (1,26 g, 1,9 mmol)] und 6,3 g 1,4-Dioxan und 1,57 g n-Butylacetat. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte, die dann durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert wurde. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,28 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1,4-Dioxan zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 4 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke im Bereich von etwa 7–10 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war Grün.
BEISPIEL 11: SOF vom Typ 2
(Aktion A) ist identisch mit BEISPIEL 7. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf eine photoleitfähige Schicht aufgebracht, die ein Pigment und ein polymeres Bindemittel enthielt und von einem metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrat getragen wurde. (Aktion C) Die getragene nasse Schicht wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 120°C vorgeheizten Ofen überführt und 20 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben eine gleichmäßig beschichtete mehrschichtige Vorrichtung, wobei das SOF eine Dicke im Bereich von etwa 9–10 Mikrometer aufwies.
BEISPIEL 12: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: die Baueinheit Benzol-1,4-dimethanol [Segment = p-Xylyl; Fg = Hydroxyl (-OH); (0,52 g, 3,8 mmol)] und eine zweite Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin; Fg = Methoxyether (-OCH₃); (1,26 g, 1,9 mmol)] und 6,3 g 1,4-Dioxan und 1,57 g Methylisobutylketon. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte, die dann durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert wurde. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,28 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1,4-Dioxan zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 4 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke im Bereich von etwa 7–10 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war Grün.
BEISPIEL 13: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: die Baueinheit 1,6-Hexandiol [Segment = n-Hexyl; Fg = Hydroxyl (-OH); (0,47 g, 4,0 mmol)] und eine zweite Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin; Fg = Methoxyether (-OCH₃); (1,31 g, 2,0 mmol)] und 6,3 g 1,4-Dioxan und 1,57 g n-Butylacetat. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,22 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1,4-Dioxan zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke im Bereich von etwa 8–12 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war Grün.
BEISPIEL 14: SOF vom Typ 2
(Aktion A) ist identisch mit BEISPIEL 10. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf eine photoleitfähige Schicht aufgebracht, die ein Pigment und ein polymeres Bindemittel enthielt und von einem metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrat getragen wurde. (Aktion C) Die getragene nasse Schicht wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 120°C vorgeheizten Ofen überführt und 20 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben eine gleichmäßig beschichtete mehrschichtige Vorrichtung, wobei das SOF eine Dicke im Bereich von etwa 9–10 Mikrometer aufwies.
BEISPIEL 15: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: die Baueinheit 1,6-n-Hexandiol [Segment = n-Hexyl; Fg = Hydroxyl (-OH); (0,47 g, 4,0 mmol)] und eine zweite Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-diamin; Fg = Methoxyether (-OCH₃); (1,31 g, 2,0 mmol)] und 6,3 g 1,4-Dioxan und 1,57 g Methylisobutylketon. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,22 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1,4-Dioxan zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke im Bereich von etwa 8–12 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war Grün.
BEISPIEL 16: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: die Baueinheit 4,4'-(Cyclohexan-1,1-diyl)diphenol [Segment = 4,4'-(Cyclohexan-1,1-diyl)diphenyl; Fg = Hydroxyl (-OH); (0,8 g)] und eine zweite Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin; Fg = Methoxyether (-OCH₃); (0,8 g, 1,5 mmol)] und 1,4-Dioxan und 1,57 g n-Butylacetat. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,22 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1,4-Dioxan zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke im Bereich von etwa 12 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war Grün.
BEISPIEL 17: SOF vom Typ 2
(Aktion A) ist identisch mit BEISPIEL 13. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf eine photoleitfähige Schicht aufgebracht, die ein Pigment und ein polymeres Bindemittel enthielt und von einem metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrat getragen wurde. (Aktion C) Die getragene nasse Schicht wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 120°C vorgeheizten Ofen überführt und 20 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben eine gleichmäßig beschichtete mehrschichtige Vorrichtung, wobei das SOF eine Dicke im Bereich von etwa 9–10 Mikrometer aufwies.
BEISPIEL 18: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: die Baueinheit 4,4'-(Cyclohexan-1,1-diyl)diphenol [Segment = 4,4'-(Cyclohexan-1,1-diyl)diphenyl; Fg = Hydroxyl (-OH); (0,8 g, 3,0 mmol)] und eine zweite Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin; Fg = Methoxyether (-OCH₃); (0,8 g, 1,5 mmol)] 1,4-Dioxan und 1,57 g Methylisobutylketon. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,22 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1,4-Dioxan zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke im Bereich von etwa 12 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war Grün.
BEISPIEL 19: SOF vom Typ 2
(Aktion A) ist identisch mit BEISPIEL 7. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf eine photoleitfähige Schicht aufgebracht, die ein Pigment und ein polymeres Bindemittel enthielt und von einem metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrat getragen wurde. (Aktion C) Die getragene nasse Schicht durfte bei Umgebungstemperatur in einem aktiv belüfteten Abzug 5 min lang trocknen und wurde dann in einen aktiv belüfteten, auf 120°C vorgeheizten Ofen überführt und 15 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben eine gleichmäßig beschichtete mehrschichtige Vorrichtung, wobei das SOF eine Dicke im Bereich von etwa 9–10 Mikrometer aufwies.
BEISPIEL 20: SOF vom Typ 2
(Aktion A) ist identisch mit BEISPIEL 10. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf eine photoleitfähige Schicht aufgebracht, die ein Pigment und ein polymeres Bindemittel enthielt und von einem metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrat getragen wurde. (Aktion C) Die getragene nasse Schicht durfte bei Umgebungstemperatur in einem aktiv belüfteten Abzug 5 min lang trocknen und wurde dann in einen aktiv belüfteten, auf 120°C vorgeheizten Ofen überführt und 15 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben eine gleichmäßig beschichtete mehrschichtige Vorrichtung, wobei das SOF eine Dicke im Bereich von etwa 9–10 Mikrometer aufwies.
BEISPIEL 21: SOF vom Typ 2
(Aktion A) ist identisch mit BEISPIEL 13. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf eine photoleitfähige Schicht aufgebracht, die ein Pigment und ein polymeres Bindemittel enthielt und von einem metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrat getragen wurde. (Aktion C) Die getragene nasse Schicht durfte bei Umgebungstemperatur in einem aktiv belüfteten Abzug 5 min lang trocknen und wurde dann in einen aktiv belüfteten, auf 120°C vorgeheizten Ofen überführt und 15 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben eine gleichmäßig beschichtete mehrschichtige Vorrichtung, wobei das SOF eine Dicke im Bereich von etwa 9–10 Mikrometer aufwies und nicht abgezogen werden konnte.
BEISPIEL 22: SOF vom Typ 2
(Aktion A) ist identisch mit BEISPIEL 7. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf ein geschichtetes photosensitives Element aufgebracht, das eine Erzeugerschicht und eine ein in einem polymeren Bindemittel dispergiertes Molekül vom Diamin-Typ enthaltende Transportschicht umfasst. (Aktion C) Die getragene nasse Schicht durfte bei Umgebungstemperatur in einem aktiv belüfteten Abzug 5 min lang trocknen und wurde dann in einen aktiv belüfteten, auf 120°C vorgeheizten Ofen überführt und 15 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben eine gleichmäßig beschichtete mehrschichtige Vorrichtung, wobei das SOF eine Dicke im Bereich von etwa 9–10 Mikrometer aufwies.
BEISPIEL 23: SOF vom Typ 2
(Aktion A) ist identisch mit BEISPIEL 10. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf ein geschichtetes photosensitives Element aufgebracht, das eine Erzeugerschicht und eine ein in einem polymeren Bindemittel dispergiertes Molekül vom Diamin-Typ enthaltende Transportschicht umfasst. (Aktion C) Die getragene nasse Schicht durfte bei Umgebungstemperatur in einem aktiv belüfteten Abzug 5 min lang trocknen und wurde dann in einen aktiv belüfteten, auf 120°C vorgeheizten Ofen überführt und 15 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben eine gleichmäßig beschichtete mehrschichtige Vorrichtung, wobei das SOF eine Dicke im Bereich von etwa 9–10 Mikrometer aufwies.
BEISPIEL 24: SOF vom Typ 2
(Aktion A) ist identisch mit BEISPIEL 13. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf ein geschichtetes photosensitives Element aufgebracht, das eine Erzeugerschicht und eine ein in einem polymeren Bindemittel dispergiertes Molekül vom Diamin-Typ enthaltende Transportschicht umfasst. (Aktion C) Die getragene nasse Schicht durfte bei Umgebungstemperatur in einem aktiv belüfteten Abzug 5 min lang trocknen und wurde dann in einen aktiv belüfteten, auf 120°C vorgeheizten Ofen überführt und 15 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben eine gleichmäßig beschichtete mehrschichtige Vorrichtung, wobei das SOF eine Dicke im Bereich von etwa 9–10 Mikrometer aufwies.
BEISPIEL 25: SOF vom Typ 1
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit (4,4',4'',4'''-(Biphenyl-4,4'-diylbis(azantriyl))tetrakis(benzol-4,1-diyl))tetramethanol [Segment = (4,4',4'',4'''-(Biphenyl-4,4'-diylbis(azantriyl))tetrakis(benzol-4,1-diyl); Fg = Alkohol (-OH); (1,48 g, 2,4 mmol)], und 8,3 g 1,4-Dioxan. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,15 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1,4-Dioxan zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 25 mil (635 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke im Bereich von etwa 8–24 Mikrometer. Die Farbe des SOF war Grün.
BEISPIEL 26: SOF vom Typ 1
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit 4,4',4''-Nitrilotris(benzol-4,1-diyl)trimethanol [Segment = (4,4',4''-Nitrilotris(benzol-4,1-diyl)trimethyl); Fg = Alkohol (-OH); (1,48 g, 4,4 mmol)] und 8,3 g 1,4-Dioxan. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,15 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1,4-Dioxan zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 15 mil (381 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke im Bereich von etwa 6–15 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war Grün. Das Fourier-Transformations-Infrarotspektrum dieses Films ist in 5 dargestellt. In 8 sind die Daten von zweidimensionaler Röntgenbeugung dargestellt. Wie aus 8 ersichtlich, ist kein Signal über dem Untergrund vorhanden, was auf das Fehlen einer molekularen Ordnung mit irgendeiner nachweisbaren Periodizität hindeutet.
BEISPIEL 27: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: die Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin; Fg = Methoxyether (-OCH₃); (0,26 g, 0408 mmol)] und eine zweite Baueinheit 3,3'-(4,4'-(Biphenyl-4-ylazandiyl)bis(4,1-phenylen))dipropan-1-ol [Segment = 3,3'-(4,4'-(Biphenyl-4-ylazandiyl)bis(4,1-phenylen))dipropyl; Fg = Hydroxyl (-OH); (0,34 g, 0,78 mmol)] und 1,29 ml 1-Methoxy-2-propanol. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,26 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1-Methoxy-2-propanol zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 8 mil (203 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 150°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke im Bereich von etwa 15–20 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war Grün.
BEISPIEL 28: SOF vom Typ 2
(Aktion A) ist identisch mit BEISPIEL 24. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 5 mil (127 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf ein geschichtetes photosensitives Element aufgebracht, das eine Erzeugerschicht und eine ein in einem polymeren Bindemittel dispergiertes Molekül vom Diamin-Typ enthaltende Transportschicht umfasst. (Aktion C) Die getragene nasse Schicht wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben eine gleichmäßig beschichtete mehrschichtige Vorrichtung, wobei das SOF eine Dicke von etwa 5 Mikrometer aufwies.
BEISPIEL 29: SOF vom Typ 2
(Aktion A) ist identisch mit BEISPIEL 24. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde auf ein geschichtetes photosensitives Element aufgebracht, das eine Erzeugerschicht und eine ein in einem polymeren Bindemittel dispergiertes Molekül vom Diamin-Typ enthaltende Transportschicht umfasst und auf einer sich mit 750 UpM drehenden Schleuderbeschichtungsvorrichtung befestigt war. Die flüssige Reaktionsmischung wurde auf die Mitte des sich drehenden Substrats getropft, um die nasse Schicht aufzubringen. (Aktion C) Die getragene nasse Schicht wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 140°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben eine gleichmäßig beschichtete mehrschichtige Vorrichtung, wobei das SOF eine Dicke von etwa 0,2 Mikrometer aufwies.
BEISPIEL 30: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit Terephthalaldehyd [Segment = Benzol; Fg = Aldehyd (-CHO); (0,18 g, 1,3 mmol)] und eine zweite Baueinheit Tris(4-aminophenyl)amin [Segment = Triphenylamin; Fg = Amin (-NH₂); (0,26 g, 0,89 mmol)] und 2,5 g Tetrahydrofuran. Die Mischung wurde geschüttelt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,045 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1-Tetrahydrofuran zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 5 mil (127 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 120°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke von etwa 6 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war rotorange. Das Fourier-Transformations-Infrarotspektrum dieses Films ist in 6 dargestellt.
BEISPIEL 31: SOF vom Typ 1
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit 4,4',4''-Nitrilotribenzaldehyd [Segment = Triphenylamin; Fg = Aldehyd (-CHO); (0,16 g, 0,4 mmol)] und eine zweite Baueinheit Tris(4-aminophenyl)amin [Segment = Triphenylamin; Fg = Amin (-NH₂); (0,14 g, 0,4 mmol)] und 1,9 g Tetrahydrofuran. Die Mischung wurde gerührt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 5 mil (127 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 120°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke von etwa 6 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war rot. Das Fourier-Transfomiations-Infrarotspektrum dieses Films ist in 7 dargestellt.
BEISPIEL 32: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit Glyoxal [Segment = kovalente Einfachbindung; Fg = Aldehyd (-CHO); (0,31 g, 5,8 mmol) – zugegeben als 40%ige (Gew.-%) Lösung in Wasser, d. h. 0,77 g wässriges Glyoxal)] und eine zweite Baueinheit Tris(4-aminophenyl)amin [Segment = Triphenylamin; Fg = Amin (-NH₂); (1,14 g, 3,9 mmol)] und 8,27 g Tetrahydrofuran. Die Mischung wurde geschüttelt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 10 mil (254 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 120°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke im Bereich von etwa 6–12 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war rot.
BEISPIEL 33: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit Terephthalaldehyd [Segment = Benzol; Fg = Aldehyd (-CHO); (0,18 g, 1,3 mmol)] und eine zweite Baueinheit Tris(4-aminophenyl)amin [Segment = Triphenylamin; Fg = Amin (-NH₂); (0,26 g, 0,89 mmol)], 2,5 g Tetrahydrofuran und 0,4 g Wasser. Die Mischung wurde geschüttelt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 5 mil (127 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 120°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke im Bereich von etwa 6 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war rotorange.
BEISPIEL 34: SOF vom Typ 1
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit 4,4',4''-Nitrilotribenzaldehyd [Segment = Triphenylamin; Fg = Aldehyd (-CHO); (0,16 g, 0,4 mmol)] und eine zweite Baueinheit Tris(4-aminophenyl)amin [Segment = Triphenylamin; Fg = Amin (-NH₂); (0,14 g, 0,4 mmol)], 1,9 g Tetrahydrofuran und 0,4 g Wasser. Die Mischung wurde gerührt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 5 mil (127 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 120°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke von etwa 6 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war rotorange.
BEISPIEL 35: SOF vom Typ 2
(Aktion A) ist identisch mit BEISPIEL 28. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde aus einer Glaspipette auf einen Glasobjektträger getropft. (Aktion C) Der Glasobjektträger wurde auf einem Heiztisch auf 80°C erhitzt, was ein tiefrotes SOF mit einer Dicke von etwa 200 Mikrometer ergab, das von dem Glasobjektträger abgezogen werden konnte.
BEISPIEL 36: SOF vom Typ 1
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit Tris-[(4-hydroxymethyl)phenyl]amin [Segment = Tri-(p-tolyl)-amin; Fg = Hydroxy (-OH); 5,12 g]; die Zusatzstoffe Cymel303 (55 mg) und Silclean 3700 (210 mg) sowie der Katalysator Nacure XP-357 (267 mg) und 1-Methoxy-2-propanol (13,27 g). Die Mischung wurde 10 min lang auf einer rotierenden Vorrichtung vom „Rolling-Wave”-Typ vermischt und dann 65 min lang auf 55°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Die Mischung wurde auf die rotierende Vorrichtung gesetzt und auf Raumtemperatur heruntergekühlt. Die Lösung wurde durch eine 1-Mikron-PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde mit einer Zuggeschwindigkeit von 240 mm/min unter Verwendung eines Becherbeschichters (Tsukiage-Beschichtung) auf eine käuflich erhältliche 30 mm Photorezeptortrommel aufgebracht. (Aktion C) Die diese nasse Schicht tragende Photorezeptortrommel wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 140°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke von etwa 6,9 Mikrometer.
BEISPIEL 37: SOF vom Typ 1 mit Zusatzstoffen
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit Tris-[(4-hydroxymethyl)phenyl]amin [Segment = Tri-(p-tolyl)-amin; Fg = Hydroxy (-OH); 4,65 g]; die Zusatzstoffe Cymel303 (49 mg) und Silclean 3700 (205 mg) sowie der Katalysator Nacure XP-357 (254 mg) und 1-Methoxy-2-propanol (12,25 g). Die Mischung wurde 10 min lang auf einer rotierenden Vorrichtung vom „Rolling-Wave”-Typ vermischt und dann 65 min lang auf 55°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Die Mischung wurde auf die rotierende Vorrichtung gesetzt und auf Raumtemperatur heruntergekühlt. Die Lösung wurde durch eine 1-Mikron-PTFE-Membran filtriert. Zu der Reaktionsmischung wurde eine Polyethylenwachsdispersion (mittlere Partikelgröße = 5,5 Mikrometer, 40% Feststoffe in Isopropylalkohol, 613 mg) gegeben und 10 min lang mit Ultraschall behandelt und 30 min lang auf der rotierenden Vorrichtung vermischt. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde mit einer Zuggeschwindigkeit von 240 mm/min unter Verwendung eines Becherbeschichters (Tsukiage-Beschichtung) auf eine käuflich erhältliche 30 mm Photorezeptortrommel aufgebracht. (Aktion C) Die diese nasse Schicht tragende Photorezeptortrommel wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 140°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben einen Film mit einer Dicke von 6,9 Mikrometer mit einem gleichmäßigen Einbau der Wachspartikel in das SOF.
BEISPIEL 38: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit N,N,N',N'-Tetrakis-[(4-hydroxymethyl)phenyl]-biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N,N,N',N'-Tetra-(p-tolyl)biphenyl-4,4'-diamin; Fg = Hydroxy (-OH); 3,36 g] und die Baueinheit N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3-hydroxyphenyl)biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N,N,N',N'-Tetraphenyl-biphenyl-4,4'-diamin; Fg = Hydroxyl (-OH); 5,56 g]; die Zusatzstoffe Cymel303 (480 mg) und Silclean 3700 (383 mg) sowie der Katalysator Nacure XP-357 (480 mg) und 1-Methoxy-2-propanol (33,24 g). Die Mischung wurde 10 min lang auf einer rotierenden Vorrichtung vom „Rolling-Wave”-Typ vermischt und dann 65 min lang auf 55°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Die Mischung wurde auf die rotierende Vorrichtung gesetzt und auf Raumtemperatur heruntergekühlt. Die Lösung wurde durch eine 1-Mikron-PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde mit einer Zuggeschwindigkeit von 485 mm/min unter Verwendung eines Becherbeschichters (Tsukiage-Beschichtung) auf eine käuflich erhältliche 30 mm Photorezeptortrommel aufgebracht. (Aktion C) Die diese nasse Schicht tragende Photorezeptortrommel wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 140°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben einen Film mit einer Dicke im Bereich von etwa 6,0 bis 6,2 Mikrometer.
BEISPIEL 39: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende kann vereinigt werden: Die Baueinheit Dipropylcarbonat [Segment = Carbonyl [-C(=O)-]; Fg = Propoxy (CH₃CH₂CH₂O-); 4,38 g, 30 mmol] und die Baueinheit 1,3,5-Trihydroxycyclohexan [Segment = Cyclohexan; Fg = Hydroxyl (-OH); 3,24 g, 20 mmol] und Katalysator Natriummethoxid (38 mg) und N-Methyl-2-pyrrolidinon (25,5 g). Die Mischung wurde 10 min lang auf einer rotierenden Vorrichtung vom „Rolling-Wave”-Typ vermischt und durch eine 1-Mikron-PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wird unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 5 mil (127 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 200°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen.
BEISPIEL 40: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende kann vereinigt werden: Die Baueinheit Dipropylcarbonat [Segment = Carbonyl [-C(=O)-]; Fg = Propoxy (CH₃CH₂CH₂O-); 4,38 g, 30 mmol] und die Baueinheit 1,3,5-Trihydroxycyclohexan [Segment = Cyclohexan; Fg = Hydroxyl (-OH); 3,24 g, 20 mmol], Phosphorsäure (2 M aq., 100 mg) und N-Methyl-2-pyrrolidinon (25,5 g). Die Mischung wurde 10 min lang auf einer rotierenden Vorrichtung vom „Rolling-Wave”-Typ vermischt und durch eine 1-Mikron-PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wird unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 5 mil (127 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende Substrat wird rasch in einen aktiv belüfteten, auf 200°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen.
BEISPIEL 41: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende kann vereinigt werden: Die Baueinheit 1,1'-Carbonyldiimidazol [Segment = Carbonyl [-C(=O)-]; Fg = Imidazol; 4,86 g, 30 mmol] und die Baueinheit 1,3,5-Trihydroxycyclohexan [Segment = Cyclohexan; Fg = Hydroxyl (-OH); 3,24 g, 20 mmol] und Katalysator Natriummethoxid (38 mg) und N-Methyl-2-pyrrolidinon (25,5 g). Die Mischung wird 10 min lang auf einer rotierenden Vorrichtung vom „Rolling-Wave”-Typ vermischt und durch eine 1-Mikron-PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wird unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 5 mil (127 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende Substrat wird rasch in einen aktiv belüfteten, auf 200°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min Tang zum Erhitzen liegengelassen.
BEISPIEL 42: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende kann vereinigt werden: Die Baueinheit Carbonyldiimidazol [Segment = Carbonyl [-C(=O)-]; Fg = Imidazol; 4,86 g, 30 mmol] und die Baueinheit 1,3,5-Trihydroxycyclohexan [Segment = Cyclohexan; Fg = Hydroxyl (-OH); 3,24 g, 20 mmol], Phosphorsäure (2 M aq., 100 mg) und N-Methyl-2-pyrrolidinon (25,5 g). Die Mischung wird 10 min lang auf einer rotierenden Vorrichtung vom „Rolling-Wave”-Typ vermischt und durch eine 1-Mikron-PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wird unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 5 mil (127 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende Substrat wird rasch in einen aktiv belüfteten, auf 200°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen.
BEISPIEL 43: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende kann vereinigt werden: Die Baueinheit Trimesinsäure [Segment = 1,3,5-Benzoltricarboxylat; Fg = H; 4,20 g, 20 mmol] und die Baueinheit 1,6-Hexandiol [Segment = Hexan; Fg = Hydroxyl (-OH); 3,55 g, 30 mmol], Phosphorsäure (2 M aq., 100 mg) und N-Methyl-2-pyrrolidinon (25,5 g). Die Mischung wird 10 min lang auf einer rotierenden Vorrichtung vom „Rolling-Wave”-Typ vermischt und durch eine 1-Mikron-PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wird unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 5 mil (127 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende Substrat wird rasch in einen aktiv belüfteten, auf 200°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen.
BEISPIEL 44: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende kann vereinigt werden: Die Baueinheit Trimesinsäure [Segment = 1,3,5-Benzoltricarboxylat; Fg = H; 4,20 g, 20 mmol] und die Baueinheit 1,6-Hexandiol [Segment = Hexan; Fg = Hydroxyl (-OH); 3,55 g, 30 mmol], N,N-Dimethyl-4-aminopyridin (50 mg) und N-Methyl-2-pyrrolidinon (25,5 g). Die Mischung wird 10 min lang auf einer rotierenden Vorrichtung vom „Rolling-Wave”-Typ vermischt und durch eine 1-Mikron-PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wird unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 5 mil (127 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende Substrat wird rasch in einen aktiv belüfteten, auf 200°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen.
BEISPIEL 45: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende kann vereinigt werden: Die Baueinheit Trimesinsäure [Segment = 1,3,5-Benzoltricarboxylat; Fg = H; 4,20 g, 20 mmol] und die Baueinheit Hexamethylendiamin [Segment = Hexan; Fg = Amin (-NH₂); 3,49 g, 30 mmol], Phosphorsäure (2 M aq., 100 mg) und N-Methyl-2-pyrrolidinon (25,5 g). Die Mischung wird 10 min lang auf einer rotierenden Vorrichtung vom „Rolling-Wave”-Typ vermischt und durch eine 1-Mikron-PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wird unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 5 mil (127 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende Substrat wird rasch in einen aktiv belüfteten, auf 200°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen.
BEISPIEL 46: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende kann vereinigt werden: Die Baueinheit Trimesinsäure [Segment = 1,3,5-Benzoltricarboxylat; Fg = H; 4,20 g, 20 mmol] und die Baueinheit Hexamethylendiamin [Segment = Hexan; Fg = Amin (-NH₂); 3,49 g, 30 mmol], N,N-Dimethyl-4-aminopyridin (50 mg) und N-Methyl-2-pyrrolidinon (25,5 g). Die Mischung wird 10 min lang auf einer rotierenden Vorrichtung vom „Rolling-Wave”-Typ vermischt und durch eine 1-Mikron-PTFE-Membran filtriert.
(Aktion B) Die Reaktionsmischung wird unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 5 mil (127 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende Substrat wird rasch in einen aktiv belüfteten, auf 200°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen.
BEISPIEL 47: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Herstellung der Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung. Das Folgende kann vereinigt werden: Die Baueinheit 1,4-Diisocyanatobenzol [Segment = Phenyl; Fg = Isocyanat (-N=C=O); (0,5 g, 3,1 mmol)] und eine zweite Baueinheit 4,4',4''-Nitrilotris(benzol-4,1-diyl)trimethanol [Segment = (4,4',4''-Nitrilotris(benzol-4,1-diyl)trimethyl); (0,69, 2,1 mmol)], 10,1 g Dimethylformamid und 1,0 g Triethylamin. Die Mischung wird gerührt, bis eine homogene Lösung erhalten wird. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wird die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung soll unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 8 mil (203 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht werden. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wird rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 120 min lang zum Erhitzen liegengelassen.
BEISPIEL 48: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Herstellung der Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung. Das Folgende kann vereinigt werden: Die Baueinheit 1,4-Diisocyanatohexan [Segment = Hexyl; Fg = Isocyanat (-N=C=O); (0,38 g, 3,6 mmol)] und eine zweite Baueinheit Triethanolamin [Segment = Triethylamin; (0,81, 5,6 mmol)], 10,1 g Dimethylformamid und 1,0 g Triethylamin. Die Mischung wird gerührt, bis eine homogene Lösung erhalten wird. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wird die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung soll unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 8 mil (203 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht werden. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wird rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 120 min lang zum Erhitzen liegengelassen.
BEISPIEL 49: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit N,N,N',N'-Tetrakis-[(4-hydroxymethyl)phenyl]biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N,N,N',N'-Tetra-(p-tolyl)biphenyl-4,4'-diamin; Fg = Hydroxy (-OH); 4,24 g] und die Baueinheit N,N'-Diphenyl-N,N'-bis-(3-hydroxyphenyl)terphenyl-4,4'-diamin [Segment = N,N,N',N'-Tetraphenyl-terphenyl-4,4'-diamin; Fg = Hydroxyl (-OH); 5,62 g]; die Zusatzstoffe Cymel303 (530 mg) und Silclean 3700 (420 mg) sowie der Katalysator Nacure XP-357 (530 mg) und 1-Methoxy-2-propanol (41,62 g). Die Mischung wurde 10 min lang auf einer rotierenden Vorrichtung vom „Rolling-Wave”-Typ vermischt und dann 65 min lang auf 55°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Die Mischung wurde auf die rotierende Vorrichtung gesetzt und auf Raumtemperatur heruntergekühlt. Die Lösung wurde durch eine 1-Mikron-PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde mit einer Zuggeschwindigkeit von 485 mm/min a unter Verwendung eines Becherbeschichters (Tsukiage-Beschichtung) auf eine käuflich erhältliche 30 mm Photorezeptortrommelaufgebracht. (Aktion C) Die diese nasse Schicht tragende Photorezeptortrommel wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 140°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke von etwa 6,2 Mikrometer.
BEISPIEL 49: Versuch eines SOF vom Typ 2
(Aktion A) Versuchte Herstellung der Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung. Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit Tris-[(4-hydroxymethyl)phenyl]amin [Segment = Tri-(p-tolyl)amin; Fg = Hydroxy (-OH); 5,12 g]; die Zusatzstoffe Cymel303 (55 mg) und Silclean 3700 (210 mg) sowie 1-Methoxy-2-propanol (13,27 g). In einem Versuch, die molekulare Baueinheit vollständig aufzulösen, wurde die Mischung 65 min lang auf 55°C erhitzt. Sie löste sich jedoch nicht vollständig auf. Es wurde ein Katalysator Nacure XP-357 (267 mg) zugegeben und die heterogene Mischung wurde weiter 10 min lang mit einer rotierenden Vorrichtung vom „Rolling-Wave”-Typ vermischt. In diesem Beispiel wurde der Katalysator nach dem Heizschritt zugegeben. Die Lösung wurde aufgrund der Menge an ungelöster molekularer Baueinheit vor dem Beschichten nicht filtriert. (Aktion B) Abscheiden der Reaktionsmischung als nasser Film. Die Reaktionsmischung wurde mit einer Zuggeschwindigkeit von 240 mm/min auf eine käuflich erhältliche 30 mm Photorezeptortrommel unter Verwendung eines Becherbeschichters (Tsukiage-Beschichtung) aufgebracht. (Aktion C) Förderung der Veränderung des nassen Films zu einem trockenen Film. Die diese nasse Schicht tragende Photorezeptortrommel wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 140°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben keinen gleichmäßigen Film. Es gab einige Bereiche, in denen ein ungleichmäßiger Film gebildet wurde, der Partikel enthielt, und andere Bereiche, in denen gar kein Film zu finden war.
BEISPIEL 50: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit Tris-[(4-hydroxymethyl)phenyl]amin [Segment = Tri-(p-tolyl)amin; Fg = Hydroxy (-OH); 5,12 g]; die Zusatzstoffe Cymel303 (55 mg) und Silclean 3700 (210 mg) sowie der Katalysator Nacure XP-357 (267 mg) und 1-Methoxy-2-propanol (13,27 g). Die Mischung wurde 10 min lang auf einer rotierenden Vorrichtung vom „Rolling-Wave”-Typ vermischt und dann 65 min lang auf 55°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Die Mischung wurde auf die rotierende Vorrichtung gesetzt und auf Raumtemperatur heruntergekühlt. Die Lösung wurde durch eine 1-Mikron-PTFE-Membran filtriert. Es wurde festgestellt, dass sich die Viskosität der Reaktionsmischung nach dem Heizschritt erhöhte (obwohl die Viskosität der Lösung vor und nach dem Erhitzen nicht gemessen wurde). (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde mit einer Zuggeschwindigkeit von 240 mm/min unter Verwendung eines Becherbeschichters (Tsukiage-Beschichtung) auf eine käuflich erhältliche 30 mm Photorezeptortrommel aufgebracht. (Aktion C) Die diese nasse Schicht tragende Photorezeptortrommel wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 140°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke von etwa 6,9 Mikrometer.
BEISPIEL 51: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit N,N,N',N'-Tetrakis-[(4-hydroxymethyl)phenyl]-biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N,N,N',N'-Tetra-(p-tolyl)biphenyl-4,4'-diamin; Fg = Hydroxy (-OH); 1,84 g] und die Baueinheit 3,3'-(4,4'-(Biphenyl-4-ylazandiyl)-bis-(4,1-phenylen))dipropan-1-ol [Segment = 3,3'-(4,4'-(Biphenyl-4-ylazandiyl)-bis-(4,1-phenylen))dipropyl; Fg = Hydroxyl (-OH); 2,41 g] und ein Katalysator p-Toluolsulfonsäure (10%ige Lösung (Gew.-%) in Dowanol, 460 mg) und 1-Methoxy-2-propanol (16,9 g – enthaltend 50 ppm DC510). Die Mischung wurde 5 min lang auf einer rotierenden Vorrichtung vom „Rolling-Wave”-Typ vermischt und dann 30 min lang auf 70°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Die Mischung wurde auf die rotierende Vorrichtung gesetzt und auf Raumtemperatur heruntergekühlt. Die Lösung wurde durch eine 1-Mikron-PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde mit einem Bandbeschichter von Hirano auf einen produktionsbeschichteten Bandphotorezeptor aufgebracht. Spritzenpumpengeschwindigkeit: 4,5 ml/min. (Aktion C) Der die nasse Schicht tragende Photorezeptor wurde mit einer Geschwindigkeit von 1,5 m/min 2 min lang in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen eingeführt. Diese Aktionen ergaben eine SOF-Überzugsschicht mit einer Dicke von etwa 2,1 Mikrometer auf einem Photorezeptor.
BEISPIEL 52: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit N,N,N',N'-Tetrakis-[(4-hydroxymethyl)phenyl]-biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N,N,N',N'-Tetra-(p-tolyl)biphenyl-4,4'-diamin; Fg = Hydroxy (-OH); 5,0 g] und die Baueinheit Benzoldimethanol [Segment = p-Xylyl; Fg = Hydroxyl (-OH); 2,32 g] sowie ein Katalysator p-Toluolsulfonsäure (10%ige Lösung (Gew.-%) in Dowanol, 720 mg) und 1-Methoxy-2-propanol (22,5 g – enthaltend 50 ppm DC510). Die Mischung wurde 5 min lang auf einer rotierenden Vorrichtung vom „Rolling-Wave”-Typ vermischt und dann 5 min lang auf 40°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Die Mischung wurde auf die rotierende Vorrichtung gesetzt und auf Raumtemperatur heruntergekühlt. Die Lösung wurde durch eine 1-Mikron-PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde mit einem Bandbeschichter von Hirano auf einen produktionsbeschichteten Produktionsbandphotorezeptor aufgebracht. Spritzenpumpengeschwindigkeit: 5 ml/min. (Aktion C) Der die nasse Schicht tragende Photorezeptor wurde mit einer Geschwindigkeit von 1,5 m/min 2 min lang in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen eingeführt. Diese Aktionen ergaben eine SOF-Überzugsschicht mit einer Dicke von etwa 2,2 Mikrometer auf einem Photorezeptor.
BEISPIEL 53: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit N,N,N',N'-Tetrakis-[(4-hydroxymethyl)phenyl]-biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N,N,N',N'-Tetra-(p-tolyl)biphenyl-4,4'-diamin; Fg = Hydroxy (-OH); 5,0 g] und die Baueinheit Benzoldimethanol [Segment = p-Xylyl; Fg = Hydroxyl (-OH); 2,32 g] sowie ein Katalysator p-Toluolsulfonsäure (10%ige Lösung (Gew.-%) in Dowanol, 720 mg) und 1-Methoxy-2-propanol (22,5 g – enthaltend 50 ppm DC510). Die Mischung wurde 5 min lang auf einer rotierenden Vorrichtung vom „Rolling-Wave”-Typ vermischt und dann 5 min lang auf 40°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Die Mischung wurde auf die rotierende Vorrichtung gesetzt und auf Raumtemperatur heruntergekühlt. Die Lösung wurde durch eine 1-Mikron-PTFE-Membran filtriert. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde mit einem Bandbeschichter von Hirano auf einen produktionsbeschichteten Produktionsbandphotorezeptor aufgebracht. Spritzenpumpengeschwindigkeit: 10 ml/min. (Aktion C) Der die nasse Schicht tragende Photorezeptor wurde mit einer Geschwindigkeit von 1,5 m/min 2 min lang in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen eingeführt. Diese Aktionen ergaben eine SOF-Überzugsschicht mit einer Dicke von etwa 4,3 Mikrometer auf einem Photorezeptor.
BEISPIEL 54:
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit 4,4',4''-Nitrilotris(benzol-4,1-diyl)trimethanol [Segment = (4,4',4''-Nitrilotris(benzol-4,1-diyl)trimethyl); Fg = Alkohol (-OH); (1,48 g, 4,4 mmol)], 0,5 g Wasser und 7,8 g 1,4-Dioxan. Die Mischung wurde geschüttelt und auf 60°C erhitzt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,15 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1,4-Dioxan zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 15 mil (381 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf die reflektierende Seite eines metallisierten (TiZr) MYLAR^TM-Substrats aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende, metallisierte MYLAR^TM-Substrat wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 130°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergaben ein SOF mit einer Dicke im Bereich von etwa 4–10 Mikrometern, das von dem Substrat als ein freistehendes SOF abgezogen werden konnte. Die Farbe des SOF war Grün. In 8 sind die Daten der zweidimensionalen Röntgenbeugung dargestellt. Wie in 8 ersichtlich, beträgt 20 etwa 17,8 und d beträgt etwa 4,97 Ångström, was darauf hindeutet, dass das SOF eine molekulare Ordnung mit einer Periodizität von etwa 0,5 nm aufweist.
BEISPIEL 55: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende kann vereinigt werden: Die Baueinheit 4-Hydroxybenzylalkohol [Segment = Toluol; Fg = Hydroxyl (-OH); (0,0272 g, 0,22 mmol)] und eine zweite Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin; Fg = Methoxyether (-OCH₃); (0,0728 g, 0,11 mmol)] und 0,88 g 1-Methoxy-2-propanol sowie 0,01 g einer 10%igen Lösung (Gew.-%) von Silclean in 1-Methoxy-2-propanol. Die Mischung wird geschüttelt und auf 55°C erhitzt, bis eine homogene Lösung erhalten wird. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wird die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wird ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,01 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1-Methoxy-2-propanol zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 5 mil (127 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf das Aluminiumsubstrat aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende Aluminiumsubstrat wird rasch in einen aktiv belüfteten, auf 140°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen.
BEISPIEL 56: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende kann vereinigt werden: die Baueinheit 4-(Hydroxymethyl)benzoesäure [Segment = 4-Methylbenzaldehyd; Fg = Hydroxyl (-OH); (0,0314 g, 0,206 mmol)] und eine zweite Baueinheit N4,N4,N4',N4'-Tetrakis(4-(methoxymethyl)phenyl)biphenyl-4,4'-diamin [Segment = N4,N4,N4',N4'-tetra-p-tolylbiphenyl-4,4'-diamin; Fg = Methoxyether (-OCH₃); (0,0686 g, 0,103 mmol)] und 0,88 g 1-Methoxy-2-propanol sowie 0,01 g einer 10%igen Lösung (Gew.-%) von Silclean in 1-Methoxy-2-propanol. Die Mischung wird geschüttelt und auf 55°C erhitzt, bis eine homogene Lösung erhalten wird. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wird die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wird ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,01 g einer 10%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in 1-Methoxy-2-propanol zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde unter Verwendung eines mit einer Bird Bar mit einer 5 mil (127 μm) großen Lücke ausgestatteten „Draw-Down”-Beschichters mit konstanter Geschwindigkeit auf das Aluminiumsubstrat aufgebracht. (Aktion C) Das die nasse Schicht tragende Aluminiumsubstrat wird rasch in einen aktiv belüfteten, auf 140°C vorgeheizten Ofen überführt und 40 min lang zum Erhitzen liegengelassen.
BEISPIEL 57: SOF vom Typ 2
(Aktion A) Das Folgende wurde vereinigt: Die Baueinheit 1,4-Diaminobenzol [Segment = Benzol; Fg = Amin (-NH₂); (0,14 g, 1,3 mmol)] und eine zweite Baueinheit 1,3,5-Triformylbenzol [Segment = Benzol; Fg = Aldehyd (-CHO); (0,144 g, 0,89 mmol)] und 2,8 g NMP. Die Mischung wurde geschüttelt, bis eine homogene Lösung resultierte. Beim Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung durch eine 0,45 Mikrometer PTFE-Membran filtriert. Zu der filtrierten Lösung wurde ein Säurekatalysator gegeben, von dem 0,02 g einer 2,5%igen (Gew.-%) Lösung von p-Toluolsulfonsäure in NMP zugeführt wurde, um die Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung zu ergeben. (Aktion B) Die Reaktionsmischung wurde 30 Sekunden lang auf eine Quarzplatte aufgebracht, die auf einer sich mit einer variablen Geschwindigkeit drehenden Einheit eines bei 1000 UpM drehenden Schleuderbeschichters befestigt war. (Aktion C) Die diese nasse Schicht tragende Quarzplatte wurde rasch in einen aktiv belüfteten, auf 180°C vorgeheizten Ofen überführt und 120 min lang zum Erhitzen liegengelassen. Diese Aktionen ergeben einen gelben Film mit einer Dicke von 400 nm, der beim Eintauchen in Wasser vom Substrat abgezogen werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7202002 B2 [0064]
US 7416824 B2 [0064]
US 5455136 [0121]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Cassie, A. B. D.; Baxter, S. Trans. Faraday Soc., 1944, 40, 546 [0057]

Claims

Strukturierter organischer Film (SOF), umfassend eine Vielzahl von Segmenten und eine Vielzahl von Verknüpfungseinheiten, die als kovalentes organisches Netzwerk (COF) angeordnet sind, wobei zumindest ein Teil des SOF periodisch ist.
SOF gemäß Anspruch 1, wobei von 50 Gew.-% bis 99 Gew.-% des SOF periodisch ist; oder wobei der Teil des SOF, der periodisch ist, gleichmäßig im SOF verteilt ist.
SOF gemäß Anspruch 1, wobei der Teil des SOF, der periodisch ist, nicht gleichmäßig im SOF verteilt ist; und gegebenenfalls wobei das SOF eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche hat und von 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% des Teils der SOF, der periodisch ist, sich näher an einer der Oberflächen des SOF befinden, oder wobei die Kanten des SOF von 500 nm bis 5 mm messen.
SOF gemäß Anspruch 1, wobei die Kanten des SOF von 500 nm bis 5 mm messen; und gegebenenfalls wobei das SOF ein bis 50 Segmente dick ist.
SOF gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl an Segmenten 4,4',4''-Nitrilotris(benzol-4,1-diyl)trimethylen umfasst; oder wobei die Vielzahl an Segmenten aus Segmenten mit einer identischen Struktur bestehen und die Vielzahl an Verknüpfungseinheiten aus Verknüpfungseinheiten mit einer identischen Struktur bestehen, wobei die Segmente, die sich nicht an Kanten des SOF befinden über Verknüpfungseinheiten mit mindestens drei weiteren Segmenten verbunden sind.
SOF gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl an Segmente mindestens ein erstes und ein zweites Segment umfasst, die sich in ihrer Struktur unterscheiden, und wobei das erste Segment durch Verknüpfungseinheiten mit mindestens drei weiteren Segmenten verbunden ist, sofern es sich nicht an der Kante des SOF befindet.
SOF gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl an Verknüpfungseinheiten mindestens eine erste und ein zweite Verknüpfungseinheit umfasst, die sich in ihrer Struktur unterscheiden, und wobei die Vielzahl an Segmenten entweder mindestens ein erstes und ein zweites Segment umfassen, die sich in ihrer Struktur unterscheiden, wobei das erste Segment, sofern es sich nicht an der Kante des SOF befindet, mit mindestens drei weiteren Segmenten verbunden ist, wobei mindestens eine der Verbindungen über die erste Verknüpfungseinheit erfolgt und mindestens eine der Verknüpfungen über die zweite Verknüpfungseinheit erfolgt; oder aus Segmenten mit identischer Struktur besteht, wobei die Segmente, sofern sie sich nicht an der Kante des SOF befinden, über Verknüpfungseinheiten mit mindestens drei weiteren Segmenten verbunden sind, wobei mindestens eine der Verbindungen über die erste Verknüpfungseinheit erfolgt und mindestens eine der Verknüpfungen über die zweite Verknüpfungseinheit erfolgt.
SOF gemäß Anspruch 1, wobei die Segmente einen Kern aufweisen, der aus der Gruppe bestehend aus Kohlenstoff, Stickstoff, Silicium oder Phosphoratomkernen, Alkoxykernen, Arylkernen, Carbonatkernen, Carboxylkernen, carbobicyclischen Kernen, carbotricyclischen Kernen und Oligothiophenkernen ausgewählt wird; oder wobei die Verknüpfungseinheiten aus der Gruppe bestehend aus einatomigen Verknüpfungseinheiten, kovalenten Einfachbindungsverknüpfungseinheiten und kovalenten Doppelbindungverknüpfungseinheiten, Esterverknüpfungseinheiten, Ketonverknüpfungseinheiten, Aminverknüpfungseinheiten, Iminverknüpfungseinheiten, Etherverknüpfungseinheiten, Urethanverknüpfungseinheiten und Carbonatverknüpfungseinheiten ausgewählt werden.
SOF gemäß Anspruch 1, wobei das SOF mindestens ein Atom eines Elements umfasst, das nicht Kohlenstoff ist; oder wobei das SOF weniger als 10 Löcher, Poren oder Lücken mit einem Durchmesser von mehr als etwa 250 Nanometer pro cm² aufweist; oder wobei das SOF ein defektfreies SOF ist; oder wobei das SOF ein Komposit-SOF ist; oder wobei das SOF die zusätzliche Funktionalität der Elektroaktivität aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines strukturierten organischen Films (SOF), umfassend: (a) Herstellen einer eine Flüssigkeit enthaltenden Reaktionsmischung, umfassend: ein erstes Lösungsmittel, ein zweites Lösungsmittel, und eine Vielzahl an molekularen Baueinheiten, die jeweils ein Segment und funktionelle Gruppen umfassen; (b) Bilden eines Prä-SOF; (c) Aufbringen der Reaktionsmischung als nasser Film; und (d) Fördern einer Veränderung des nassen Films und Bilden eines trockenen SOF, wobei mindestens ein Teil des trockenen SOF periodisch ist.