FR2800081A1 - Purified preparation of homopolymer with N,N'-disubstituted 3,3'-bicarbazyl units involves excluding residues of iron chloride and compounds without substituted units - Google Patents
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Abstract
Description
PRÉPARATIONS PURIFIÉES D'HOMOPOLYMERES A BASE BICARBAZYLE, LEUR PROCEDE D'OBTENTION ET LEURS UTILISATIONS La présente invention est relative à des préparations purifiées d'homopolymères à base de bicarbazyle N,N'-disubstitué, à leur procédé d'obtention et leurs utilisations, notamment en électronique et en optoélectronique. La présente invention est également relative à des diodes électroluminescentes et à des matériaux semi-conducteurs qui comprennent de tels homopolymères. The present invention relates to purified preparations of N, N'-disubstituted bicarbazyl-based homopolymers, to their process for obtaining and their uses, and to the process for their preparation. particularly in electronics and optoelectronics. The present invention also relates to light-emitting diodes and semiconductor materials that include such homopolymers.
L'utilisation du bicarbazyle a été proposée dans l'industrie opto électronique afin de pallier les inconvénients liés au carbazole, ce dernier presentant des propriétés photoactives et électroactives particulièrement intéressantes mais n'étant pas stable à l'état oxydé, en raison de la très grande réactivité des espèces oxydées et, par conséquent, de leur dégradation (J.F. A1vMROSE <I>et al., Journal of the</I> Electrochemical <I>Society :</I> Electrochemical <I>Science and</I> Technology, 1975, 1 876 894). The use of bicarbazyl has been proposed in the optoelectronic industry in order to overcome the drawbacks related to carbazole, the latter having photoactive and electroactive properties which are particularly interesting but which are not stable in the oxidized state, because of the very high reactivity of the oxidized species and, therefore, their degradation (JF A1vMrSE <I> et al., Journal of the </ I> Electrochemical <I> Society: </ I> Electrochemical <I> Science and </ I> Technology, 1975, 1 876 894).
Le bicarbazyle résulte du couplage en position 3,3' de deux noyaux carbazoles. Il a été montré qu'un tel dimère est particulièrement stable à l'état oxydé (J.F. A.vMROSE <I>et al,</I> ibid). Il émet une lumière bleue-violette (D.B. ROMERO <I>et al., Advanced</I> Materials, 1997, 9, n 15, 1158-1161), couleur très recherchée dans les domaines de la visualisation sur écran, notamment pour les télévisions, et particulièrement difficile à atteindre avec des composés organiques. Cependant, le bicarbazyle a un intérêt limité en raison de ses caractéristiques thermo-mécaniques inadaptées à la préparation de diodes. En particulier, des phénomènes parasites de cristallisation du bicarbazyle interviennent très rapidement au cours du fonctionnement de la diode, conduisant inéluctablement à la destruction du dispositif (W.S. BACSA <I>et al., Journal</I> ofApplied Physics, 1998, 84, n 10, 5733-5738). Bicarbazyl results from the coupling at the 3,3 'position of two carbazole rings. It has been shown that such a dimer is particularly stable in the oxidized state (J.F.A.VMROSE <I> et al, </ I> ibid). It emits a blue-violet light (DB ROMERO <I> et al., Advanced </ I> Materials, 1997, 9, No. 15, 1158-1161), a much sought-after color in the fields of on-screen visualization, especially for televisions, and particularly difficult to reach with organic compounds. However, bicarbazyl has limited interest because of its thermomechanical characteristics unsuitable for the preparation of diodes. In particular, parasitic phenomena of crystallization of bicarbazyl occur very rapidly during the operation of the diode, leading ineluctably to the destruction of the device (WS BACSA <i> et al., Journal </ I> of Applied Physics, 1998, 84, 10, 5733-5738).
Afin de surmonter ces problèmes, E. CLOUTET <I>et al.</I> ont synthétisé des homopolymères de bicarbazyle-octylène de fortes masses molaires par poly- couplage oxydant de bis(N-carbazolyl)octane à l'aide du chlorure ferrique, l'agent de terminaison de la réaction de couplage étant le N-octylcarbazole (Synthetic Metals, <B>1999,</B> 102, 1302-1303). Ces homopolymères peuvent être mis en ceuvre à l'état de films dans des diodes électroluminescentes. Ils présentent toutefois l'inconvénient, du fait de leur mode de préparation, de comprendre des résidus de chlorure ferrique et de donner lieu à de nombreux points de cristallisation en raison de la présence du dimère du N-octylcarbazole. En effet, le procédé de couplage mis en oeuvre par E. CLOUTET <I>et al.</I> (ibid) conduit à un mélange d'homopolymère et de dimère issu de l'homocouplage du N-octylcarbazole, ce dernier étant présent à raison de 20 à 30% en poids environ. La présence de ce dimère dans l'homopolymère, même en faible proportion, ne permet pas réaliser des dispositifs optoélectroniques fiables et stables : des diodes monocouches réalisées à partir d'un tel matériau n'ont que quelques secondes de vie. In order to overcome these problems, E. CLOUTET <I> et al. </ I> synthesized high molecular weight bicarbazyl-octylene homopolymers by oxidative polyboupling of bis (N-carbazolyl) octane with the aid of chloride. ferric, the terminating agent of the coupling reaction being N-octylcarbazole (Synthetic Metals, <B> 1999, </ b> 102, 1302-1303). These homopolymers can be used in the form of films in light-emitting diodes. However, they have the disadvantage, because of their method of preparation, to include ferric chloride residues and to give rise to many crystallization points due to the presence of the N-octylcarbazole dimer. Indeed, the coupling method implemented by E. CLOUTET <I> et al. </ I> (ibid) leads to a mixture of homopolymer and dimer resulting from the homocoupling of N-octylcarbazole, the latter being present at about 20 to 30% by weight. The presence of this dimer in the homopolymer, even in a small proportion, does not make reliable and stable optoelectronic devices: monolayer diodes made from such a material have only a few seconds of life.
Les Inventeurs se sont donc donnés pour but de pourvoir à des homopolymères à base de bicarbazyle qui soient obtenus sous forme purifiée, éventuellement également sous forme isomoléculaire, et dont les caractéristiques thermo-mécaniques et les propriétés de luminescence permettent leur utilisation en électronique et en optoélectronique. The inventors have therefore set themselves the goal of supplying homopolymers based on bicarbazyl which are obtained in purified form, optionally also in isomolecular form, and whose thermomechanical characteristics and luminescence properties allow their use in electronics and optoelectronics. .
La présente invention a ainsi pour objet une préparation purifiée comprenant au moins un homopolymère de formule générale (I) m' (Re)-[(B)-(Ri)] n-(B)-(Re)-(Y)m à l'exclusion de résidus de chlorure ferrique et du composé de formule (II) (Y)m- -(B)-(Re)-(Y). The subject of the present invention is thus a purified preparation comprising at least one homopolymer of general formula (I) m '(Re) - [(B) - (Ri)] n- (B) - (Re) - (Y) m excluding ferric chloride residues and the compound of formula (II) (Y) m- - (B) - (Re) - (Y).
@I) dans lesquelles n est compris entre 1 et 150, m est égal à 0 ou à 1, Y represente une fonction réactive, (Re) et représentent des groupements sélectionnés dans le groupe constitué par les groupements alkyles linéaires ou ramifiés comprenant de 2 à 18 atomes de carbone, les groupements aliphatiques insaturés linéaires ou ramifiés comprenant de 3 à 12 atomes carbone et les groupements aromatiques, et (B) représente le 3,3'-bicarbazyle N,N'-disubstitué par les groupements (Ri) et par les groupements (Re)-(Y),, en extrémité de chaîne. I) in which n is between 1 and 150, m is 0 or 1, Y represents a reactive function, (Re) and represents groups selected from the group consisting of linear or branched alkyl groups comprising from 2 to at 18 carbon atoms, the linear or branched unsaturated aliphatic groups comprising from 3 to 12 carbon atoms and the aromatic groups, and (B) represents 3,3'-bicarbazyl N, N'-disubstituted by the groups (R 1) and by the groups (Re) - (Y) ,, at the chain end.
Le chlorure ferrique et le composé de formule (II) correspondent respectivement à un résidu et à un sous-produit de la synthèse dudit homopolymère de formule (I), comme cela sera détaillé ci-après en rapport avec le descriptif du procédé d'obtention des préparations purifiées objets de la présente invention. The ferric chloride and the compound of formula (II) correspond respectively to a residue and a by-product of the synthesis of said homopolymer of formula (I), as will be detailed hereinafter in connection with the description of the process for obtaining purified preparations object of the present invention.
Les homopolymères constitutifs de la préparation purifiée selon la présente invention peuvent avoir des masses molaires comprises entre 2000 et 100 000 g/mole, selon leur degré de polymérisation et la nature des groupements (Ri) et (Re). The constituent homopolymers of the purified preparation according to the present invention may have molar masses of between 2000 and 100 000 g / mol, depending on their degree of polymerization and the nature of the (Ri) and (Re) groups.
Les groupements (Ri) jouent le rôle de bras espaceurs entre les unités bicarbazyles. Ils sont fixés par chacune de leurs extrémités à l'azote noyaux carbazoliques. The groups (R 1) act as spacer arms between the bicarbazyl units. They are attached by each of their ends to the nitrogen carbazolic rings.
Quand Y est présent (c'est-à-dire quand m est nul), les homopolymères de formule (I) sont dits a,û)-difonctionnalisés, ou encore téléchéliques, ce qui leur confère la possibilité de pouvoir être couplés ' d'autres polymères convenablement fonctionnalisés en vue de la synthèse de copolymères à blocs et de réseaux tridimensionnels. En effet, la réaction de condensation entre les extrémites Y des homopolymères de formule (I) et l'extrémité fonctionnelle Z d'un homopolymère (I') quelconque peut conduire à la formation d'un copolymère triblocs de type (I')-(I)-(I'). La fonction Z peut être choisie, en fonction de la nature de Y, parmi fonctions condensables telles que les alcools, les acides, les esters, les chlorures d'acides, les amines, les isocyanates, etc. Dans le cas où l'homopolymère (I') possède deux extrémités fonctionnelles Z (cas d'un polymère téléchélique), la reaction de condensation avec les extrémités Y du polymère téléchélique de formule (I) peut conduire à un copolymère multiblocs de type -[(I)-(I')]X-, où x est le nombre de blocs (1) et (I') qui constituent le copolymère. Dans le cas où l'homopolymère possède en moyenne plus de deux extrémités fonctionnelles Z, la condensation conduit à un reseau tridimensionnel dont les mailles sont constituées des polymères (I) et (I'). When Y is present (i.e., when m is zero), the homopolymers of formula (I) are said to be α, û -difunctionalized, or else telechelic, which gives them the possibility of being able to be coupled together. other polymers suitably functionalized for the synthesis of block copolymers and three-dimensional networks. Indeed, the condensation reaction between the ends Y of the homopolymers of formula (I) and the functional end Z of any homopolymer (I ') can lead to the formation of a triblock copolymer of type (I') - (I) - (I '). The function Z can be chosen, depending on the nature of Y, among condensable functions such as alcohols, acids, esters, acid chlorides, amines, isocyanates, etc. In the case where the homopolymer (I ') has two functional ends Z (in the case of a telechelic polymer), the condensation reaction with the Y ends of the telechelic polymer of formula (I) can lead to a multiblock copolymer of the type [(I) - (I ')] X-, where x is the number of blocks (1) and (I') which make up the copolymer. In the case where the homopolymer has on average more than two functional ends Z, the condensation leads to a three-dimensional network whose meshes consist of polymers (I) and (I ').
Le couplage de l'homopolymère de formule (I) avec d'autres polymères offre la possibilité d'allier, au sein d'un même matériau, les propriétés opto-électriques (apportées par l'homopolymère (I)) avec toutes autres propriétés physico-chimiques (solubilité, propriétés thermiques, mécaniques ...) apportées par le polymère (I'). The coupling of the homopolymer of formula (I) with other polymers offers the possibility of combining, within the same material, the opto-electrical properties (provided by the homopolymer (I)) with all other properties. physico-chemical (solubility, thermal, mechanical properties ...) provided by the polymer (I ').
Selon une disposition avantageuse de la préparation purifiée selon la présente invention, les homopolymères de formule générale (I) se présentent sous forme d'une fraction isomoléculaire, c'est-à-dire sous forme de polymères de longueur de chaînes bien définie et homogène au sein de la fraction. Cette isomolécularité permet d'obtenir des matériaux dont les propriétés sont reproductibles qui sont bien filmogènes. According to an advantageous arrangement of the purified preparation according to the present invention, the homopolymers of general formula (I) are in the form of an isomolecular fraction, that is to say in the form of polymers of well-defined and homogeneous chain lengths. within the fraction. This isomolecularity makes it possible to obtain materials whose properties are reproducible which are well film-forming.
La fonction réactive Y éventuellement présente à l'extrémité des homopolymères constitutifs de la préparation purifiée selon la présente invention est préférence sélectionnée dans le groupe constitué par les fonctions aldéhyde, ester, alcool, halogène, amine, isocyanate, époxyde, sulfonate, nitrile, acide et chlorure d'acide. The reactive function Y optionally present at the end of the constituent homopolymers of the purified preparation according to the present invention is preferably selected from the group consisting of aldehyde, ester, alcohol, halogen, amine, isocyanate, epoxide, sulfonate, nitrile, acid functions. and acid chloride.
Lesdits groupements aliphatiques insaturés présents dans les homopolymères selon la présente invention sont de préférence des diènes comprenant de 4 à 8 atomes de carbone, alors que lesdits groupements aromatiques sont par exemple des dérivés phényliques et sont de préférence sélectionnés dans le groupe constitué par le benzène, le biphényle, le diphénylméthane, le stilbène, le diphénylacétylène et le xylène. Said unsaturated aliphatic groups present in the homopolymers according to the present invention are preferably dienes comprising from 4 to 8 carbon atoms, while said aromatic groups are, for example, phenyl derivatives and are preferably selected from the group consisting of benzene, biphenyl, diphenylmethane, stilbene, diphenylacetylene and xylene.
Selon une autre disposition avantageuse de la présente invention les homopolymères formule générale (I) sont tels que m est égal à 0, (Re) représente un groupement éthyle et (Ri) représente un groupement n-octyle. According to another advantageous arrangement of the present invention the homopolymers general formula (I) are such that m is equal to 0, (Re) represents an ethyl group and (Ri) represents an n-octyl group.
Selon une autre disposition avantageuse de la présente invention les homopolymères formule générale (I) sont tels que m est égal à 1, Y représente fonction ester -COOCH3, (Re) représente un groupement n-pentyle et (Ri) représente un groupement n butyle. According to another advantageous arrangement of the present invention the homopolymers general formula (I) are such that m is equal to 1, Y represents ester function -COOCH3, (Re) represents an n-pentyl group and (Ri) represents a n-butyl group .
Selon encore une autre disposition avantageuse de la présente invention, les homopolymères de formule générale (1) sont tels que m est égal à 1, Y représente un atome de chlore, (Re) représente un groupement n-pentyle et (Ri) représente un groupement para-xylène. According to yet another advantageous arrangement of the present invention, the homopolymers of general formula (1) are such that m is equal to 1, Y represents a chlorine atom, (Re) represents an n-pentyl group and (R 1) represents a para-xylene group.
La présente invention a également pour objet une préparation purifiée telle que décrite ci-dessus, caractérisée en ce qu'elle est susceptible d'être obtenue par le procédé qui comprend les étapes suivantes a) réaction, dans un solvant approprié et en présence de chlorure ferrique, entre monomère bis(N-carbazolyle)(Ri) et un agent de terminaison N-[(Re)(Y),]carbazole, (Re), (Ri), Y et m étant tels que définis dans l'une quelconque des revendications précédentes, le rapport entre les concentrations molaires en chlorure ferrique en monomère (rFe) étant compris entre 6 et 8 et le rapport entre les concentrations molaires en monomère et en agent de terminaison (rAT) étant égal à 2 environ, b) traitement de la phase organique obtenue par une solution diluée d'acide, de préférence de l'acide chlorhydrique 0,01 M, c) isolement de l'homopolymère obtenu sous forme non purifiée, comprenant des résidus de chlorure ferrique et de composé de formule (Il) tel que défini ci-avant, et d) fractionnement et isolement de l'homopolymère purifié, par précipitation sélective dans un mélange solvant/non-solvant dudit homopolymère. The present invention also relates to a purified preparation as described above, characterized in that it can be obtained by the process which comprises the following steps a) reaction, in a suitable solvent and in the presence of chloride ferric acid, between bis (N-carbazolyl) monomer (Ri) and a terminating agent N - [(Re) (Y),] carbazole, (Re), (Ri), Y and m being as defined in one of any one of the preceding claims, the ratio of molar ferric chloride monomer concentrations (rFe) being in the range of 6 to 8 and the ratio of molar monomer to terminator (rAT) concentrations being about 2, b) treatment of the organic phase obtained with a dilute solution of acid, preferably 0.01 M hydrochloric acid, c) isolation of the homopolymer obtained in unpurified form, comprising ferric chloride residues and compound of formula (He) as defined above, and d) fractionating and isolating the purified homopolymer, by selective precipitation in a solvent / non-solvent mixture of said homopolymer.
Au cours de ce procédé, le couplage des unités carbazoles donne lieu à la formation d'unités bicarbazyles (B). During this process, the coupling of the carbazole units gives rise to the formation of bicarbazyl units (B).
Un tel procédé permet avantageusement d'obtenir un polymère exempt de résidus de chlorure ferrique et du composé de formule (11) indiquée avant, qui correspond au dimère B-[(Re)-(Y),12 issu de l'homocouplage de l'agent terminaison. Such a process advantageously makes it possible to obtain a polymer free of ferric chloride residues and the compound of formula (11) indicated before, which corresponds to the dimer B - [(Re) - (Y), 12 resulting from the homocoupling of the terminating agent.
Débarrassée du dimère, la préparation purifiée selon la présente invention, obtenue par le procédé décrit ci-dessus, devient très facilement filmogène et les films ne présentent aucun point de cristallisation décelable, contrairement à ce est observé avec les homopolymères de l'Art antérieur (E. CLOUTET <I>et al.,</I> Synthetic iLletals, 1999, 102, 1302-1303). Cleared of the dimer, the purified preparation according to the present invention, obtained by the process described above, becomes very easily film-forming and the films have no detectable crystallization point, contrary to that observed with the homopolymers of the prior art ( E. CLOUTET <I> et al., </ I> Synthetic iLletals, 1999, 102, 1302-1303).
Selon un mode de réalisation avantageux des préparations purifiees selon la présente invention, leur procédé d'obtention met en oeuvre, à l'étape a), un solvant halogéné, par exemple le chloroforme. According to an advantageous embodiment of the purified preparations according to the present invention, their method of production uses, in step a), a halogenated solvent, for example chloroform.
Au sens de la présente invention, on entend par solution diluée utilisée au cours de l'étape b) mentionnée ci-dessus, une solution de concentration comprise entre 0,005 et 0,1 M. For the purposes of the present invention, the term dilute solution used during step b) mentioned above, a concentration solution of between 0.005 and 0.1 M.
Le procédé décrit ci-dessus peut comprendre, entre les étapes c), une étape de lavage de la phase organique par de l'eau distillée jusqu'à atteindre un pH neutre suivie d'une étape d'évaporation du solvant. Le solvant approprié décrit à l'etape a) est par exemple du chloroforme. The process described above can comprise, between steps c), a step of washing the organic phase with distilled water until a neutral pH is reached followed by a step of evaporation of the solvent. The appropriate solvent described in step a) is, for example, chloroform.
Selon un autre mode de réalisation avantageux des préparations purifiées selon la présente invention, leur procédé d'obtention comprend, après l'etape une étape e) de fractionnement sélectif par répétition de l'étape d) de précipitation de l'homopolymère dans un mélange solvant/non-solvant. Cette étape avantageusement effectuée deux à trois fois. . According to another advantageous embodiment of the purified preparations according to the present invention, their method of obtaining comprises, after the step, a step e) of selective fractionation by repetition of step d) of precipitation of the homopolymer in a mixture solvent / non-solvent. This step advantageously carried out two to three times. .
Un tel fractionnement sélectif permet d'obtenir des fractions isomoléculaires, c'est-à-dire de masses molaires bien définies, d'homopolymère formule (1). Such selective fractionation makes it possible to obtain isomolecular fractions, that is to say of well-defined molar masses, of homopolymer formula (1).
Le mélange solvant/non-solvant dans lequel l'homopolymère est précipité à l'étape d) est de préférence un mélange toluène/méthanol 80/20 en volume. Les propriétés thermo-mécaniques et les propriétés de luminescence des homopolymères constitutifs des préparations purifiées selon la présente invention permettent leur utilisation sous forme de diodes dans des dispositifs pour visualisation couleur de type écran ultra-plat. The solvent / non-solvent mixture in which the homopolymer is precipitated in step d) is preferably an 80/20 toluene / methanol mixture by volume. The thermomechanical properties and luminescence properties of the constituent homopolymers of the purified preparations according to the present invention allow their use in the form of diodes in ultra-flat screen-type color display devices.
La présente invention a donc pour objet une diode électroluminescente, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une couche d'une préparation purifiée selon la présente invention. The present invention therefore relates to a light-emitting diode, characterized in that it comprises at least one layer of a purified preparation according to the present invention.
Les préparations purifiées selon l'invention peuvent être mises oeuvre les techniques classiquement utilisées dans l'industrie de l'électronique. Des films minces d'épaisseur contrôlée peuvent ainsi être obtenus par évaporation de solvant ' partir d'une solution de la préparation purifiée étalée sur un substrat (conducteur ou non) par la technique dite à la tournette (ou spin coating ). The purified preparations according to the invention can be used techniques conventionally used in the electronics industry. Thin films of controlled thickness can thus be obtained by evaporation of solvent from a solution of the purified preparation spread on a substrate (conductive or not) by the so-called spin coating technique.
Les électrodes utilisées dans les diodes selon la présente invention sont de type classique, par exemple en verre semi-conducteur recouvert d'oxyde d'indium et d'étain pour l'anode et en alliage magnésium/argent ou en aluminium pour la cathode. Les diodes selon l'invention peuvent être monocouches, c' -à-dire comprendre uniquement la préparation purifiée selon l'invention en tant que matériau électroluminescent. Les diodes selon la présente invention peuvent également être multicouches, auquel cas la diode peut comprendre plusieurs couches de preparations un lées selon linvention, identiques ou différentes entre elles, ou bien la couche de p "f <B>1 1 1</B> préparation purifiée selon l'invention est utilisée en association avec autres matériaux électroactifs classiquement utilisés dans les diodes. The electrodes used in the diodes according to the present invention are of conventional type, for example in semiconductor glass coated with indium oxide and tin for the anode and magnesium / silver alloy or aluminum for the cathode. The diodes according to the invention may be monolayers, that is to say comprise only the purified preparation according to the invention as electroluminescent material. The diodes according to the present invention may also be multilayer, in which case the diode may comprise several layers of preparations one according to the invention, the same or different from each other, or the layer of p <1 1 </ b> purified preparation according to the invention is used in combination with other electroactive materials conventionally used in diodes.
Que la diode soit monocouche ou multicouche, l'épaisseur de chaque couche de préparation purifiée peut être, par exemple, comprise entre et 5000 Angstrdm D'autres applications que celle de l'électroluminescence peuvent être envisagées, notamment dans le domaine de l'électronique. Whether the diode is monolayer or multilayer, the thickness of each purified preparation layer may be, for example, between 5000 Angstroms and other applications that that of electroluminescence can be envisaged, particularly in the field of electronics .
La présente invention a donc, en outre, pour objet des matériaux semi-conducteurs, caractérisés en ce qu'ils comprennent au moins une préparation purifiée selon la présente invention. The present invention therefore also relates to semiconductor materials, characterized in that they comprise at least one purified preparation according to the present invention.
A titre d'exemple et de façon non limitative, les matériaux semi conducteurs selon l'invention peuvent être utilisés dans des transistors ' effet de champ. By way of example and without limitation, the semiconductor materials according to the invention can be used in field effect transistors.
D'autres applications très variées peuvent également être envisagées pour préparations purifiées selon l'invention, dans des domaines tels que l'isolation électronique (matériaux passifs), l'électro-optique (matériaux de dispositifs électrochromes, de diodes lasers), l'opto-électronique (systèmes photovoltaïques, photorefractifs), l'opto-optique (systèmes actifs de génération de troisième harmonique, systèmes photo luminescents, lasers par pompage optique, systèmes passifs de protection ultra-violet). Other very diverse applications can also be envisaged for purified preparations according to the invention, in fields such as electronic insulation (passive materials), electro-optics (electrochromic device materials, laser diodes), opto-electronics (photovoltaic systems, photorefractive), opto-optics (active third-harmonic generation systems, photo-luminescent systems, optical pump lasers, passive ultra-violet protection systems).
Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront de la description qui va suivre, qui se réfère à des exemples d'obtention de préparations purifiées selon la présente invention, ainsi qu'aux dessins annexés, dans lesquels': - la figure 1 représente le spectre RMN 'H de l'homopolymère de formule 1 préparé conformément à l'exemple 1, - la figure 2 représente le spectre RMN de l'homopolymère de formule 1 préparé conformément à l'exemple 1, - les figures 3a à 3c représentent les chromatogrammes obtenus par chromatographie d'exclusion stérique (éluant : THF) pour l'homopolymère de formule 1 préparé conformément à l'exemple 1 obtenu sous forme brute (figure 3a), l'homopolymère de formule 1 obtenu sous forme purifiée, -à-dire après extraction du dimère (figure 3b), et les échantillons isomoléculaires obtenus après fractionnement sélectif (figure 3c). Le volume d'élution (Ve) est représenté en abscisses, l'élution se faisant à raison de 1 ml/min (1 top = ml/min). Les ordonnées représentent l'incrément d'indice de réfraction An/OC (n : indice de réfraction ; C concentration de l'échantillon), - les figures 4a et 4b représentent les spectres de luminescence du bicarbazyle à l'état solide (figure 4a) et de l'homopotymère de formule 1 préparé conformément à l'exemple 1, de masse molaire moyenne en nombre égale à environ 40 000 g/mole, à l'état solide (figure 4b). La longueur d'onde @, (en nm) est représentée en abscisses et l'absorbance (unités arbitraires) figure en ordonnées. In addition to the foregoing, the invention further comprises other arrangements which will become apparent from the following description, which refers to examples of obtaining purified preparations according to the present invention, and to the accompanying drawings, in which FIG. 1 represents the 1 H NMR spectrum of the homopolymer of formula 1 prepared according to example 1; FIG. 2 represents the NMR spectrum of the homopolymer of formula 1 prepared according to example 1, FIGS. 3a to 3c represent the chromatograms obtained by steric exclusion chromatography (eluent: THF) for the homopolymer of formula 1 prepared according to Example 1 obtained in raw form (FIG. 3a), the homopolymer of formula 1 obtained in purified form, that is to say after extraction of the dimer (FIG. 3b), and the isomolecular samples obtained after selective fractionation (FIG. 3c). The elution volume (Ve) is represented on the abscissa, the elution being carried out at the rate of 1 ml / min (1 top = ml / min). The ordinates represent the refractive index increment An / OC (n: refractive index, C concentration of the sample), - Figures 4a and 4b represent the solid-state bicarbazyl luminescence spectra (FIG. ) and the homopolymer of formula 1 prepared according to example 1, with a number average molar mass of about 40,000 g / mol, in the solid state (FIG. 4b). The wavelength λ, (in nm) is represented on the abscissa and the absorbance (arbitrary units) is shown on the ordinate.
Il doit être bien entendu, toutefois, que exemples sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. It should be understood, however, that examples are given solely by way of illustration of the object of the invention, of which they in no way constitute a limitation.
<U>EXEMPLE 1</U> : Synthèse de préparations purifiées selon l'invention et leur utilisation dans une diode. <U> EXAMPLE 1 </ U>: Synthesis of purified preparations according to the invention and their use in a diode.
a)<U>Protocole</U>. a) <U> Protocol </ U>.
Dans un flacon bicot de 250 ml surmonté d'un réfrigérant, on introduit 2 g (4,5.l0"3 moles) de monomère bis(N-carbazolyl)octane, 664 mg (2,25.10"3 moles) de N-éthylcarbazole , utilisé comme agent de terminaison de la réaction de couplage, et un excès de chlorure ferrique 10-Z moles). Le rapport entre les concentrations molaires en monomère et en agent de terminaison (rAT) est donc de 2 et le rapport entre les concentrations molaires en chlorure ferrique et en monomère (rFe) est de 6. On ajoute ensuite, sous argon,<B>150</B> ml de chloroforme distillé. In a 250 ml bicot flask surmounted by a condenser, 2 g (4.5.l0 "3 mol) of bis (N-carbazolyl) octane monomer, 664 mg (2.25 × 10 -3 mol) of N ethylcarbazole, used as coupling reaction termination agent, and excess ferric chloride 10-Z moles). The molar ratio of monomer and terminating agent (rAT) is therefore 2 and the molar ratio between ferric chloride and monomer (rFe) is 6. Then, under argon, <B> 150 ml distilled chloroform.
Après 3 heures de réaction sous agitation, ' température ambiante, le mélange réactionnel est traité plusieurs fois avec une solution diluée d'acide chlorhydrique (HC1 0,01 M) et lavé à l'eau distillée jusqu'à neutralité. La phase organique est séchée sur NaZSOa et filtrée. Le polymère précipité dans un grand volume de méthanol (rapport volumique entre la solution de polymère et le méthanol 1/l0). La poudre blanche de polymère obtenue est filtrée sur verre fritté puis séchée sous vide. On obtient 2,6 g de poly(bicarbazolylène-N,N'-1,8-octylène) a,cû- carbazolyl-N-éthyle (composé de formule 1 représentée sur la figure 1), ce qui correspond à un rendement quantitatif. Le chromatogramme de ce polymere brut, obtenu par chromatographie d'exclusion stérique (éluant : THF), est représenté sur la figure 3a, révèle un pic correspondant au dimère issu de l'homocouplage de l'agent de terminaison (le N-éthylcarbazole). After stirring for 3 hours at room temperature, the reaction mixture is treated several times with a dilute hydrochloric acid solution (0.01 M HCl) and washed with distilled water until neutral. The organic phase is dried over Na 2 SO 4 and filtered. The polymer precipitated in a large volume of methanol (volume ratio between the polymer solution and methanol 1/10). The white powder of polymer obtained is filtered on sintered glass and then dried under vacuum. 2.6 g of poly (bicarbazolylene-N, N'-1,8-octylene) α, α-carbazolyl-N-ethyl (compound of formula 1 represented in FIG. 1) are obtained, which corresponds to a quantitative yield. . The chromatogram of this crude polymer, obtained by size exclusion chromatography (eluent: THF), is represented in FIG. 3a, reveals a peak corresponding to the dimer resulting from homocoupling of the terminating agent (N-ethylcarbazole). .
L'homopolymère ainsi obtenu répond à la formule génerale (1) indiquée ci avant, dans laquelle m est égal à 0, (Re) représente un groupement éthyle et (Ri) represente un groupement n-octyle. The homopolymer thus obtained corresponds to the general formula (1) indicated above, in which m is equal to 0, (Re) represents an ethyl group and (R 1) represents an n-octyl group.
Le polymère est ensuite traité par un mélange toluène/méthanol (c'est-à-dire solvant/non-solvant) dans un rapport volumique de 80/20 afin 'liminer le dimère residuel issu de l'homocouplage de l'agent de terminaison. A cet effet, on additionne lentement du méthanol, dans un erlenmeyer de 2 1, sur une solution du matériau à ,1% dans le toluène. L'addition du méthanol est arrêtée après l'apparition d'un trouble. Le mélange est alors ramené à l'état limpide par un léger chauffage. Le milieu est ensuite laissé au repos pendant environ deux jours jusqu'à l'apparition d'un précipité blanc correspondant à une préparation purifiée comprenant exclusivement un homopolymere de forte masse molaire (masse molaire moyenne en nombre de 100 000 g/mole, déterminée par chromatographie d'exclusion stérique) et de distribution étroite (indice de polydispersité égal à 1,4 environ). Cette fraction d'homopolymère est récupérée et séchée sous vide. Aucune trace de dimère résiduel issu de l'homocouplage de l'agent de terminaison n'est décelable, tant par resonance magnétique nucléaire du proton (figure 1) et du carbone (figure 2) que par chromatographie d'exclusion stérique (figure 3b). The polymer is then treated with a toluene / methanol (that is to say solvent / non-solvent) mixture in an 80/20 volume ratio in order to eliminate the residual dimer resulting from the homocoupling of the terminating agent. . For this purpose, methanol is slowly added in a 2 liter Erlenmeyer flask to a solution of the 1% material in toluene. The addition of the methanol is stopped after the appearance of a disorder. The mixture is then brought back to the limpid state by a slight heating. The medium is then allowed to stand for about two days until a white precipitate corresponding to a purified preparation exclusively comprising a homopolymer of high molar mass (number-average molar mass of 100,000 g / mol, determined by size exclusion chromatography) and of narrow distribution (polydispersity index equal to about 1.4). This homopolymer fraction is recovered and dried under vacuum. No trace of residual dimer resulting from the homocoupling of the terminating agent is detectable by both nuclear magnetic resonance of the proton (FIG. 1) and carbon (FIG. 2) and by steric exclusion chromatography (FIG. 3b). .
Les spectres RMN sont obtenus à l'aide d'un appareil BRUCKER AC 200 à une fréquence de 200 MHz pour le proton et de 50 MHz pour le carbone. La chromatographie d'exclusion stérique est réalisée à l'aide d'un appareil WATERS équipé de cinq colonnes de micro-styragel (porosités de l05, 104, 10', et 100 Angstrôm) conditionnées dans le THF. Le débit du solvant est de 1 ml/minute. Les mesures sont effectuées à température ambiante. The NMR spectra are obtained using a BRUCKER AC 200 device at a frequency of 200 MHz for the proton and 50 MHz for the carbon. Steric exclusion chromatography was performed using a WATERS apparatus equipped with five micro-styragel columns (pores of 10, 104, 10 ', and 100 Angstroms) packed in THF. The solvent flow rate is 1 ml / minute. The measurements are performed at room temperature.
Le traitement précédent par le mélange toluène/méthanol peut être répété deux à trois fois si l'on souhaite obtenir un fractionnement selectif du matériau ; on peut ainsi, pour un même échantillon, obtenir trois fractions d'homopolymères de différentes masses molaires (Mn de 100 000, 000 et 40 000 g/mole) et quasi -isomoléculaires (indice de polydispersité 1 compris entre 1,4 et 1,5 comme cela ressort de la figure 3c). The preceding treatment with the toluene / methanol mixture can be repeated two to three times if it is desired to obtain a selective fractionation of the material; it is thus possible, for the same sample, to obtain three fractions of homopolymers of different molar masses (Mn of 100,000, 000 and 40,000 g / mole) and quasi-isomolecular (index of polydispersity 1 of between 1.4 and 1, 5 as shown in Figure 3c).
Les températures de transition vitreuses des polymères de ces différentes fractions sont toutes voisines de 70 C. The glass transition temperatures of the polymers of these different fractions are all close to 70.degree.
b)<U>Utilisation des</U> préparations <U>purifiées obtenues dans une diode</U>. b) <U> Use of purified </ U> preparations <U> obtained in a diode </ U>.
En réalisant des films à la tournette (ou spin coating ) à partir du polymère brut (avant extraction du dimère résiduel issu de l'homocouplage de l'agent terminaison) en solution dans le THF, on obtient des films présentant de nombreux points de cristallisation en raison de la présence du dimère du N-éthylcarbazole. Des diodes monocouches réalisées à partir d'un matériau n'ont que quelques secondes de durée de vie, la lumière émise étant blanche. By making spin-on films (or spin coating) from the crude polymer (before extraction of the residual dimer resulting from the homocoupling of the terminating agent) in solution in THF, films having numerous points of crystallization are obtained. because of the presence of the dimer of N-ethylcarbazole. Monolayer diodes made from a material have only a few seconds of life, the emitted light being white.
Débarrassées du dimère, les fractions isomoléculaires de l'homopolymère, obtenues après extraction dans le mélange toluène/méthanol, deviennent très facilement filmogènes et les films ne présentent aucun point de cristallisation décelable. Ces films présentent une absorption dont le maximum se situe à nm et une émission de luminescence bleue-violette correspondant à un maximum situé vers 430-450 nm (figure 4b), de façon similaire à ce qui est observé pour le bicarbazyle (figure 4a). Cleared of the dimer, the isomolecular fractions of the homopolymer, obtained after extraction in the toluene / methanol mixture, become very easily film-forming and the films have no detectable crystallization point. These films have an absorption whose maximum is at nm and a blue-violet luminescence emission corresponding to a maximum located around 430-450 nm (FIG. 4b), in a manner similar to that observed for bicarbazyl (FIG. 4a). .
EXEMPLE <U>2</U>: Synthèse d'une préparation purifiée comprenant un homopolymère a,(o-difonctionnalisé. EXAMPLE <U> 2 </ U>: Synthesis of a purified preparation comprising an α, o-difunctionalized homopolymer.
a)<U>Protocole</U>. a) <U> Protocol </ U>.
Dans les mêmes conditions que dans l'exemple mais en utilisant le bis(N carbazolyl)butane comme monomère et le carbazole N-substitué par l'hexanoate de méthyle en tant qu'agent de terminaison, on obtient l'homopolymère suivant, avec un rendement quantitatif: le poly(bicarbazolylène N'-1,4-butylène) a,co-carbazolyl-N-hexanoate de méthyle. Cet homopolymère est traité et isolé comme décrit l'exemple 1. L'homopolymère ainsi obtenu répond à la formule générale (1) indiquée ci-avant, dans laquelle m est égal à 1, (Re) représente un groupement n-pentyle (-(CHz)5-), (Ri) représente un groupement n-butyle et Y représente une fonction ester -COOCH3. Under the same conditions as in the example but using bis (N carbazolyl) butane as a monomer and carbazole N-substituted with methyl hexanoate as a terminating agent, the following homopolymer is obtained, with a quantitative yield: poly (bicarbazolylene N'-1,4-butylene) α, co-carbazolyl-N-hexanoate methyl. This homopolymer is treated and isolated as described in Example 1. The homopolymer thus obtained corresponds to the general formula (1) indicated above, in which m is equal to 1, (Re) represents an n-pentyl group (- (CHz) 5-), (R1) represents an n-butyl group and Y represents an ester function -COOCH3.
b) Caractérisation <U>de</U> l'homopolymère. b) Characterization <U> of </ U> the homopolymer.
Les extrémités des chaines polymériques peuvent être caractérisées par RMN du carbone 13 sur des fractions de bas poids moléculaires, un signal caractéristique du carbonyle des fonctions esters terminales apparaissant à 172 ppm. The ends of the polymer chains can be characterized by 13 carbon NMR on low molecular weight fractions, a characteristic signal of the carbonyl terminal ester functions appearing at 172 ppm.
La température de transition vitreuse d'un échantillon isomoléculaire de masse molaire 50 000 g/mole est voisine de 150 C. <U>EXEMPLE 3</U>: Synthèse d'une autre préparation purifiée comprenant un homopolymère a,( -difonctionnalisé. The glass transition temperature of an isomolecular sample with a molar mass of 50,000 g / mol is close to 150 ° C. EXAMPLE 3 Synthesis of another purified preparation comprising a α-functionalized homopolymer.
Dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1, mais en utilisant le bis(V-carbazolyl)para-xylène comme monomère et le carbazole N-substitué par le chloropentyle en tant qu'agent de terminaison, obtient le poly(bicarbazolylène- N,N'-para-xylylène) cc,( -carbazolyl-N-chloropentyle, qui est traité et isolé comme décrit dans l'exemple 1. Under the same conditions as in Example 1, but using bis (V-carbazolyl) para-xylene as the monomer and the carboxole N-substituted with chloropentyl as the terminating agent, the poly (bicarbazolylene-N) , N'-para-xylylene), α-carbazolyl-N-chloropentyl, which is treated and isolated as described in Example 1.
L'homopolymère ainsi obtenu repond à la formule générale (1) indiquée ci-avant, dans laquelle m est égal à 1, (Re) représente un groupement n-pentyle, (Ri) représente un groupement<I>para</I> xylène (-CHZ-C6I4-CHz-) et Y représente un atome de chlore. The homopolymer thus obtained corresponds to the general formula (1) indicated above, in which m is equal to 1, (Re) represents an n-pentyl group, (R 1) represents a group <I> para </ I> xylene (-CHZ-C6I4-CHz-) and Y represents a chlorine atom.
La température de transition vitreuse d'un échantillon isomoléculaire de masse molaire de 70 000 g/mole est voisine de 180 C. The glass transition temperature of an isomolecular sample with a molar mass of 70,000 g / mol is close to 180 ° C.
Ainsi que cela ressort de ce précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention.As is apparent from the foregoing, the invention is not limited to those of its embodiments of implementation and application which have just been described more explicitly; it encompasses all the variants that may come to the mind of the technician in the field, without departing from the scope or scope of the present invention.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9913236A FR2800081A1 (en) | 1999-10-22 | 1999-10-22 | Purified preparation of homopolymer with N,N'-disubstituted 3,3'-bicarbazyl units involves excluding residues of iron chloride and compounds without substituted units |
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FR9913236A FR2800081A1 (en) | 1999-10-22 | 1999-10-22 | Purified preparation of homopolymer with N,N'-disubstituted 3,3'-bicarbazyl units involves excluding residues of iron chloride and compounds without substituted units |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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FR2800081A1 true FR2800081A1 (en) | 2001-04-27 |
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ID=9551265
Family Applications (1)
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FR9913236A Pending FR2800081A1 (en) | 1999-10-22 | 1999-10-22 | Purified preparation of homopolymer with N,N'-disubstituted 3,3'-bicarbazyl units involves excluding residues of iron chloride and compounds without substituted units |
Country Status (1)
Country | Link |
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FR (1) | FR2800081A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100335462C (en) * | 2003-09-05 | 2007-09-05 | 清华大学 | Carbazole derivative and its application in electroluminescent device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5647431A (en) * | 1979-09-27 | 1981-04-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Photoconductive polymer and photoconductive material |
-
1999
- 1999-10-22 FR FR9913236A patent/FR2800081A1/en active Pending
Patent Citations (1)
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