KR100304471B1 - 공가수분해된 폴리실옥산 전하 운반 물질의 제조방법 - Google Patents

공가수분해된 폴리실옥산 전하 운반 물질의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유효한 농도의 전하 운반 그룹을 폴리실록산 수지에 균일하게 결합시킴으로써 전하 운반 특성(charge transporting property)을 갖는 폴리실록산수지의 제조방법을 제공한다. 전하 운반 그룹은, 하나 이상의 방향족 환을 가수분해성 치환체를 갖는 실릴 그룹을 함유한 탄화수소 그룹에 의해 치환함으로써 개질된 방향족 치환된 3급 아민으로 실란 단량체를 공가수분해시키고 축합시킴으로써 수지중에 형성된다. 3급 아민의 이온화 전위는 4.5 내지 6.2eV이다.

Description

[발명의 명칭]
공가수분해된 폴리실록산 전하 운반 물질의 제조방법 및 당해 방법으로 제조된 폴리실록산 물질
[발명의 상세한 설명]
[발명의 목적]
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
본 발명은 전자사진복사 장치에 사용되는 종류의 폴리실록산 전하 운반 물질의 제조방법에 관한 것이다. 이 물질은 유기규소 화합물과 가수분해성 치환체를 갖는 실릴 그룹을 함유하는 전하 운반 물질을 공가수분해시킴으로써 제조된다.
전자사진술에 사용되는 유기 광도전체는 전자사진 공정에 필요한 전기 특성 및 광학 특성 뿐만 아니라. 하전 공정에 필요한 내구성 및 현상 및 전사 조작 후에 유기 광도전체로부터 토너를 제거하는 공정에 필요한 내마모성(resistance to abrasive wear)을 가져야만 한다. 전자사진술에 대한 유기 광도전체의 개발에 있어서의 최근 경향은 생산성 및 환경 보호 측면에서 보다 적합한 유기 화합물을 사용하는 것이다. 유기 광도전체는 전하 운반 특성을 갖는 유기 차합물을 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지 또는 유사한 수지에 분산시키거나 용해시킨 다음, 수지 층을 전하 발생층 위에 형성시키거나. 전하 발생 물질이 또한 분산되어 있는 수지층을 형성함으로써 제조된다.
이 층으로부터 유기 광도전체의 표면으로 전하 발생층에서 발생된 전하를 단순히 운반하는 것 이의에, 전자사진 공정에 사용된 전하 운반층은 또한 적합한 전기 특성 및 기계적 특성을 가져야만 한다. 전하 운반층의 수지는 코로나 방전에 대한 내성이 있고, 토너 현상, 전사성 및 세정과 상용성인 다른 특성을 갖는 것이 바람직하다. 수지 및 분산된 전하 운반 화합물은 공업적 생산에 필요한 많은 다른 특성(예:필름 형성 특성 등)을 지녀야만 한다. 그러나, 존재하는 모든 유기 광도전체가 이러한 요건을 만족시키는 것은 아니다.
문제점을 해결하기 위한 시도로, 이들의 기술된 코로나 방전 및 낮은 표면 에너지 특성에 대한 안정성 때문에 실리콘 재료를 이전에 일부 고려하였다. 따라서, 유기 광도전체의 표면 특성을 개선시키기 위한 시도로 실리콘-오일 부가제를 사용하는 방법이 일본국 공개 특허공보 제61-132954호에 기술되어 있고, 실러콘-수지 분말을 사용하는 방법이 일본국 공개 특허공보 제4-324454호에 기술되어 있다.
또한, 가교결합된 실리콘 수지, 실리콘 개질된 폴리우레탄 및 실리콘 개질된 폴리에스테르의 첨가와 함께 폴리카보네이트의 블록 공중찹체를 사용함으로써 유기 광도전체의 표면 보호용 물질에 대한 연구를 수행하였다.
폴리실록산 수지는 다른 수지와의 혼화성이 충분하지 못하므로, 다른 수지와 간단히 혼합함으로써 상을 분리할 수 있고, 종종 혼합된 수지 표면으로 물질이 블리딩(bleeding)될 수 있다. 이들 특성은 블록 공중합체를 사용함으로써 개선시킬 수 있다. 그러나, 중합체 화학에서 공지된 바와 같이, 본질적으로 비혼화성 수지로 구성된 블록 공중합체는 상 분리 구조를 가지며, 광 산란을 일으킨다. 더욱이, 폴리실록산 수지는 일반적으로 전기적으로 중성이며 불활성이고, 단독으로 사용되는 경우에 전하 운반 특성이 없기 때문에, 이러한 기능은 전하 운반 화합물을 수지에 가함으로써 수득된다. 그러나, 폴리실록산 수지는 일반적으로 다른 화합물을 용이하게 분산시켜 균일하게 용해시키지 못하는 저분자량 중합체이다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
본 발명의 목적은 폴리실록산 수지에 전하 운반 기능을 부여하기 위하여, 전하 운반 특성을 갖는 그룹을 폴리실록산 수지중의 규소원자에 균일하게 결합시킴으로써 전하 운반 특성을 갖는 폴리실록산 수지의 제조방법을 제공하는 것이다.
[발명의 구성 및 작용]
본 발명은 R3SiZ, R2SiZ2, R1SiZ3및 SiZ4(여기서, R은 1가 탄화수소 그룹이고, Z는 가수분해성 그룹이다)로 이루어진 그룹으로부터 선택되어, 규소원자에 대한 1가 탄화수소 그룹의 비가 0.5 내지 1.5인 폴리실록산 수지를 제공하는 유기규소 화합물 또는 이의 부분 가수분해 생성물과 화학식 1의 전하 운반 규소 화합물을 포함하는 혼찹물을 유기 용매 속에서 공가수분해 및 축합시킴을 포함하는, 전하 운반 특성을 갖는 폴리실록산 물질의 제조방법에 관한 것이다.
[화학식 1]
A-[R1SiR2 3-nQn]P
상기 화학식 1에서, A는 다수의 방향족 그룹을 갖는 방향족 치환된 3급 아민(여기서, 하나 이상의 방향족 탄화수소 그룹은 R1에 결합된다)인, 이온화 전위가 4.5 내지 6.2eV인 전하 운반 화합물로부터 유도된 유기 그룹이고, R1은 탄소수 1 내지 18의 알킬렌 그룹이고, R2는 탄소수 1 내지 15의 1가 탄화수소 그룹 또는 할로겐 치환된 1가 탄화수소 그룹이고, Q는 가수분해성 그룹이고, n은 1 내지 3의 정수이며, p는 1 내지 3의 정수이다.
가수분해성 그룹 Q의 예에는 하이드록실 그룹, 알콕시 그룹, 메틸에틸케톡시모 그룹, 디에틸아미노 그룹, 아세톡시 그룹, 프로펜옥시 그룹, -Cl 등이 포함된다. 이들중에서, 메톡시 그룹, 에톡시 그룹, 부톡시 그룹, 프로폭시 그룹 및 탄소수 1 내지 6의 유사한 알콕시 그룹 뿐만 아니라, 하이드록실 그룹이 바람직하다.
유기규소 화합물은 R3SiZ, R2SiZ2, R1SiZ3및 SiZ4(여기서, R은 1가 탄화수소 그룹이고, Z는 가수분해성 그룹이다)로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 가수분해성 그룹 Z의 예에는 하이드록실 그룹, 알콕시 그룹, 메틸에틸케톡시모 그룹, 디에틸아미노 그룹, 아세톡시 그룹, 프로펜옥시 그룹 및 -Cl 등이 있다. 이들 중에서 메톡시 그룹, 에톡시 그룹, 부톡시 그룹, 프로폭시 그룹 및 탄소수 1 내지 6의 유사한 알콕시 그룹 뿐만 아니라, 하이드록실 그룹이 바람직하다. 가수분해되는 이들 혼합물은 규소원자에 대한 1가 탄화수소 그룹의 비가 0.5 내지 1.5의 범위가 되도록 유기규소 화합물을 함유해야 한다. 이는 단독의 유기규소 화찹물을 함유하는 혼합물, 수 개의 유기규소 화합물 또는 당해 화합물의 부분 가수분해물의 혼합물, 또는 당해 화합물의 혼합물을 함유하는 혼합물을 가수분해시키고, 축합시킴으로써 성취할 수 있다.
유기규소 화합물의 1가 탄화수소 그룹은 지방족 탄화수소 그룹 및 방향족 탄화수소 그룹으로부터 선택될 수 있다. 규소원자에 직접 결합되는 1가 탄화수소 그룹 R은 탄소수 1 내지 18의 포화 직쇄 또는 측쇄 탄화수소 그룹(예:메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 아밀, 헥실, 2-에틸헥실, 도데실, 옥타데실 그룹 등), 알케닐 그룹(예:비닐, 알릴 등), 아릴 그룹(예:페닐, 톨릴), 할로겐화 탄화수소 그룹(예:클로로메틸, 클로로에틸 그룹 등 뿐만 아니라, 트리플루오로프로필, 헵타플루오로펜틸, 나노플루오로헥실 또는 유사한 플루오로탄화수소 그룹), 및 탄소수 1 내지 18의 할로겐 치환된 직쇄 또는 측쇄 포화 탄화수소 그룹일 수 있다.
실록산 수지의 합성은 일본국 특허공보 제26-2696호 및 제28-297호에 기술된 방법에 의해 수행할 수 있다. 폴리실록산 중합체의 다른 합성법이 문헌(참조:"Chemistry and Technology of Silicones" by Walter Noll, Academic Press, Inc.,1968, p, 191)에 기술되어 있다.
유기규소 화합물은 일반적으로 모든 용매에 용해되지 않는다. 그러나, 클로로포름 또는 유사한 할로겐화 탄화수소 뿐만 아니라, 톨루엔 또는 유사한 방향족 탄화수소에는 신속하게 용해되므로, 가수분해 반응용 용매 또는 적어도 보조용매로서 이러한 유형의 용매중의 하나를 사용하는 것이 권장된다. 물 및 임의의 알칸올 가수분해 생성물은 일반적으로 한 층으로 분리되고 폴리실록산 수지 및 다른 유기용매는 제2 층으로서 분리된다. 생성물을 분리하여 물로 세척한 다음 중화시킨다.
상기 방법에 의해 수득한 공중합체 폴리실록산은 규소원자에 0.01 내지 10중량%의 양으로 결합되는 하이드록실 그룹 및/또는 가수분해성 그룹을 함유한다. 이들 그룹이 제시된 범위를 초과하는 양으로 존재하는 경우에, 저장 안정성이 손상되며, 그 양이 하한선 미만인 경우에는, 필름의 형성 후에, 물질의 물리적 특성이 불량해질 것이다. 최상의 결과는 잔류하는 하이드록실 그룹 및/또는 가수분해성 그룹이 0.1 내지 4.0중량%의 범위인 경우에 수득된다.
유기규소 화합물에 대한 전하 운반 물질의 공중합 비는 유기규소 화합물 100 중량부당 전하 운반 물질 20 내지 200중량부의 범위인 것이 권장된다. 20중량부미만이 사용되는 경우에, 공중합체의 전하 운반 특성은 불충분하고, 감도도 저하될 것이다. 다른 한편으로, 200중량부를 초과하는 경우에는, 기계적 특성이 손상될 것이다. 당해 범위는 30 내지 150중량부인 것이 바람직하다.
본 발명에 사용하기 위한 전하 운반 물질은 탄화수소 그룹을 통해 전자 공여 그룹에 결합된 유기규소 그룹을 갖는다. 탄화수소 그룹을 사용하여 실릴 그룹을 방향족 그룹에 결합시키는 것은, 직접 결합의 경우에 방향족 환의 π 전자가 규소의 d 전자와 π-d 상호작용을 갖기 때문에 바람직하다 이러한 상호작용으로 이온화 전위를 출발 물질의 이온화 전위로부터 이동시킬 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 목적하는 이온화 전위가 유기 광도전체의 선택에 의해 보장되도록 스페이서(Spacer) 탄화수소 그룹을 사용하는 것이 보다 용이하다.
규소원자와 방향족 환중의 하나 사이에 탄화수소 그룹을 도입시키는 방법의 한가지 예는 전하 운반 물질의 방향족 환에 치환된 불포화 지방족 그룹을 하이드로 실릴화 반응에 의해 규소원자의 치환체로서 탄화수소원자 및 알콕시 그룹을 갖는 알콕시실란에 결합시키는 공정으로 구성된다. 예를 들면, 전하 운반 물질은 이온화 전위가 4.5 내지 6.2eV인 방향족 치환된 3급 아민의 질소에 결합된 방향족 환에 치환된 비닐 그룹과, 수소원자를 갖는 유기규소 화합물과의 반응에 의해 생성할 수 있다. 비닐 그룹은 알데히드의 비티히 반응(Wittig reaction)을 사용하여, 방향족환에 치환된 비닐 그룹 또는 수소원자의 포르밀화에 의해 방향족 그룹으로 도입시킬 수 있다. 그다음, 하이드로실릴화 반응을 성공적으로 완료할 수 있다. 또 다른 방법은 방향족 그룹에서 치환된 포화 탄화수소 그룹(예:메틸 그룹)을 사용하여 개시하고, 이를 브로모메틸화시킨 다음, 리티오-착체를 형성하고, 착체를 할로겐화 알콕시실란과 반응시킨다. 이온화 전위는 광전자 분광계[AC-1 표면 분석기(제조원:Riken Keiki CO.)가 사용됨]를 사용하여 대기압하에서 측정한다.
본 발명의 방법에서 사용되는 이온화 전위가 4.5 내지 6.2eV인 방향족 치환된 3급 아민은 다음 화학식[그룹(1) 내지 (18)] 중의 어느 하나일 수 있다(모든 그룹에 번호를 매기지는 않는다). 총 72개의 화학 구조식이 열거되어 있다. 이들 화학식 및 이하에서, Me는 메틸이고, Et는 에틸이고. Ph는 페닐이고, Bu는 부털이며, Pr은 프로필이다.
다음은 위에 제시된 방향족 치환된 3급 아민(A)(총 72개의 화합물)의 일부(51)에 대한 대표적인 산화 전위 및 이온화 전위를 나타낸 것이다. 이들 산화 전위 및 이온화 전위는 참조 번호[예:(1A)]를 사용하여 위에서 확인된 특정 화합물에 대해서만 언급한다.
(1A) - 이온화 전위:5.7eV
(1B) - 산화 전위:0.78V
이온화 전위:5.42eV
(1C) - 산화 전위:0.81V
이온화 전위:5.45ev
(3A) - 산화 전위:0.84V
이온화 전위:5.47eV
(5A) - 산화 전위:0.57V
이온화 전위:5.22eV
(5B) - 산화 전위:0.75V
이온화 전위:5.40eV
(5C) - 산화 전위:0 76V
이온화 전위:5.40eV
(5D) - 산화 전위:0.86V
이온화 전위:5.49eV
(6A) - 산화 전위:0.76V
이온화 전위:5.40eV
(6B) - 산화 전위:0.79V
이온화 전위:5.43eV
(6C) - 산화 전위:0.75V
이온화 전위:5.40eV
(6D) - 산화 전위:0.77V
이온화 전위:5.41eV
(7A) - 산화 전위:0.80V
이온화 전위:5.44eV
(7B) - 산화 전위:0.79V
이온화 전위:5.43eV
(7C) - 산화 전위:0.88V
이온화 전위:5.51eV
(8A) - 산화 전위:0.76V
이온화 전위:5.40eV
(8B) - 산화 전위:0.74V
이온화 전위:5.38eV
(8C) - 산화 전위:0.77V
이온화 전위:5.41eV
(9A) - 산화 전위:0.63V
이온화 전위:5.28eV
(9B) - 산화 전위:0.62V
이온화 전위:5.27eV
(9C) - 산화 전위:0.58V
이온화 전위:5.22eV
(9D) - 산화 전위:0.59V
이온화 전위:5.23eV
(10A) - 산화 전위:0.8OV
이온화 전위:5.44eV
(1OB) - 산화 전위:0.78V
이온화 전위:5 43eV
(10C) - 산화 전위:0.78V
이온화 전위:5.43eV
(10D) - 산화 전위:0.76V
이온화 전위:5.41eV
(11A) - 산화 전위:0.58V
이온화 전위:5.23eV
(11B) - 산화 전위:0.58V
이온화 전위:5.23eV
(11C) - 산화 전위:0.63V
이온화 전위:5.28eV
(11D) - 산화 전위:0.77V
이온화 전위:5.41eV
(12A) - 산화 전위:0.83V
이온화 전위:5.47eV
(12B) - 산화 전위:0.83V
이온화 전위:5.47eV
(12C) - 산화 전위:0.84V
이온화 전위:5.47eV
(12D) - 산화 전위:0.83V
이온화 전위:5.47eV
(13A) - 산화 전위:0.83V
이온화 전위:5.47eV
(13B) - 산화 전위:0.85V
이온화 전위:5.48eV
(13C) - 산화 전위:0.74V
이온화 진위:5.38eV
(13D) - 산화 전위:0.8OV
이온화 전위:5.44eV
(14A) - 산화 전위:0.83V
이온화 전위:5.47eV
(14B) - 산화 전위:0.84V
이온화 전위:5.47eV
(14C) - 산화 전위:0.72V
이온화 전위:5.36eV
(14D) - 산화 전위:0.73V
이온화 전위:5.38eV
(14E) - 산화 전위:0.81V
이온화 전위:5.45eV
(17A) - 산화 전위:0.78V
이온화 전위:5.43eV
(17B) - 산화 전위:0.76V
이온화 전위:5.40eV
(17C) - 산화 전위:0.82V
이온화 전위:5.46eV
(17D) - 산화 전위:0.82V
이온화 전위:5.45eV
(18A) - 산화 전위:0.89V
이온화 전위:5.52eV
(18B) - 산화 전위:0.81V
이온화 전위:5.45eV
(18C) - 산화 전위:0.84V
이온화 전위:5.47eV
(18D) - 산화 전위:0.79V
이온화 전위:5.43eV
앞서 언급한 유기규소 수소화물과 방향족 치환된 3급 아민과의 반응에 의해 가수분해성 그룹을 갖는 실릴 그룹을 방향족 치환된 3급 아민에 도입하는 방법을, 가수분해성 그룹을 갖는 실릴 그룹의 대표적인 양태로서 알콕시실릴 그룹을 참고로 다음과 같이 상제히 기술한다:
실릴 그룹이 도입되는 3급 아민의 방향족 환에 위치하는 것에 대하여 특별한 제한은 없고, 실릴 그룹이 모든 방향족 환에 결합될 필요도 없다. 폴리실록산 수지에서의 용해도와 같은 요인을 고려하여 결정한다. 비닐 그룹을 질소원자에 치환된 방향족 그룹에 도입시키는 바람직한 방법은 방향족 환에 치환된 메틸 그룹 또는 수소원자를 포르밀화시키는 것이다. 그다음, 비닐 그룹을 알데히드 생성물의 비티히 반응에 의해 도입시킨다. 비닐 그룹은 또한 2급 아민의 수소와, 비닐 그룹에 의해 이미 치환된 할로겐화 방향족 그룹 화합물과의 탈하이드로할로겐화 반응에 의해 도입시킬 수 있다.
3급 아민의 방향족 환에 결합된 비닐 그룹과 반응하는 SiH 함유 화합물은 규소에 대한 수소원자 치환체 이외에, 하나 이상의 가수분해성 그룹(예:알콕시 그룹)을 함유해야 한다. 이 화합물은 하이드로실릴화 반응에 의해 비닐 그룹에 첨가된다. 화학식 OR3으로 나타내는 알콕시 그룹과 같은. 가수분해성 그룹 Q는 다른 실란 단량체와 후속적으로 공가수분해시켜 폴리실록산 물질을 형성하기 위한 실란에 필요하다. 이러한 알콕시 그룹 OR3의 R3은 생성물의 의도하는 용도에 좌우되어, 하이드로실릴화 공정 동안의 안전성 및 목적하는 가수분해 특성에 따라, 탄소수 1 내지 6의 비교적 짧은 탄소 쇄(예:메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 아밀 및 헥실 또는, 측쇄 알킬)로부터 선택된다. n은 규소를 치환하는 Q 그룹(예:알콕시 그룹)의 수를 나타내며, 이 수가 1 초과인 경우에, 화합물의 친수 특성이 개선되며; 축합될 수 있는 수 개의 그룹이 존재하는 경우에는, 화합물이 또한 가교결합제로서 작용하여 특정 화합물은 목적하는 친수성 특성 뿐만 아니라, 목적하는 폴리실록산 수지의 경도도 고려하여 선택하여야만 한다.
규소원자에 직접 결합되는 유기 그룹 R2는 다른 실란 공단량체와의 혼화성을 개선시키는데 적합한 지의 여부 또는 원하는 다양한 목적(예:수지에서의 용해도, 하이드로실릴화 반응 동안의 반응성 및 폴리실록산 수지의 다른 특성 조절)에 따라 선택될 수 있다. 예를 들면, R2는 알킬 그룹(예:메틸, 에틸, 프로필, 부틸. 아밀 및 헥실); 아릴 그룹(예:페닐 및 톨릴); 알케닐 그룹(예:비닐 및 알릴):할로겐화 탄화수소 그룹(예:클로로메틸 및 클로로프로필) 및 플루오로탄화수소 그룹(예:트리플루오로프로필, 헵타플루오로펜틸 및 나노플루오로헥실)으로부터 선택된다.
폴리실록산의 다른 실록산 단위의 규소 치환체가 메틸인 경우에, 용해도는 R2가 메틸 그룹인 경우보다 더 우수함을 용이하게 짐작할 수 있다.
유기규소 화합물은 R3SiZ. R3SiZ2, R1SiZ3및 SiZ4(여기서, R은 1가 탄화수소 그룹이고, Z는 가수분해성 그룹이다)로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, 이는 가수분해 및 축합시 실리콘 수지를 형성한다. R 치환체는 지방족 및 방향족 1가 탄화수소 그룹으로부터 선택된다. 가수분해성 그룹 Z에 대해 특별한 제한은 없지만, 알콕시 그룹이 바람직하다. 오가노트리알콕시실란은 가수분해 및 축합 반응에 의해, 실리콘 공업에서 T-수지로 공지된 실리콘 수지를 수득하는데 사용된다. 규소원자에 직접 결합되는 1가의 지방족 및 방향족 탄화수소 그룹은 탄소수 1 내지 18의 포화된 직쇄 또는 측쇄 탄화수소 그룹(예:메틸, 에틸, 프로필. 부틸, 아밀, 헥실, 2-에틸헥실, 도데실, 옥타데실 그룹 등), 알케닐 그룹(예:비닐, 알릴 등). 아릴 그룹(예:페닐, 톨릴), 할로겐화 탄화수소 그룹(예:트리플루오로프로필, 헵타플루오로펜틸, 나노플루오로헥실), 또는 클로로메틸, 클로로에틸 그룹 뿐만 아니라, 유사한 플루오로탄화수소 그룹, 및 탄소수 1 내지 18의 다른 할로겐 치환된 직쇄 또는 측쇄 포화 탄화수소 그룹일 수 있다.
분자 내에 가수분해성 그룹의 수가 3 이외의 수인 규소 화합물은 제3의 공중합 물질로서 사용될 수 있으며, 단 최종 폴리실록산에서, 규소원자에 대한 1가 탄화수소 그룹의 수의 비는 0,5 내지 1.5 범위이다. 예를 들면, 디오가노디알콕시실란, 테트라오가노디알콕시디실록산 등이 기계적 강도 및 필름 형성 특성과 같은 폴리실록산 수지의 물리적 특성을 개선시키기 위해 선택될 수 있다. 규소원자에 대한 1가 유기 그룹의 수의 비가 0.5 미만인 경우에, 수지는 보다 더 경질이고 취성이고, 비가 1.5를 초과하는 경우에는 이 경향이 반대로 된다. 따라서, 공중합체의 구조는 규소원자에 치환된 알킬 그룹의 형태, 전하 운반 물질의 구조 및 공중합체 실록산 단위의 양과 같은 요인을 고려함으로써 최적화시킬 수 있다.
전하 운반 특성을 갖는 경화되지 않은 폴리실록산 물질은 적합한 용매에 용해시켜, 전자사진술의 원리를 기본으로 한 유기 광도전성 장치의 제조시 사용할 수 있다. 피복용으로 사용되는 물질은 유기 광도전성 장치의 제조에 사용되는 다른 구성 물질에 영향을 주지 않도록 선택하여야만 한다. 피복은 침지, 분무, 방사 등과 같은 통상적인 방법에 의해 수행할 수 있다. 피복재의 도포 후에, 피복물을 용매의 비점에 근사한 온도로 가열함으로써, 잔류하는 용매를 제거한 다음, 피복물을 실온 내지 150℃에서 경화시킴으로써 전하 운반 특성을 갖는 폴리실록산 물질의 필름을 형성한다. 필름은 투명하고, 백색 현탁액 및 유사한 결함이 없으며. 두께가 수 μm 내지 수십 μm일 수 있다.
[합성 실시예 1]
[4-(N,N-디페닐아미노)벤즈알데히드의 합성]
트리페닐아민 101.4g 및 DMF 35.5mℓ를 3구 플라스크에 넣고, 빙수로 냉각시키면서 교반하는 동안, 옥시염화인 84.4mℓ를 플라스크로 적가하고, 온도를 75℃로 상승시키며, 혼합물을 5시간 동안 반응시킨다. 용액을 온수 4ℓ에 붓고 1시간 동안 교반한다. 침전물을 수집하고, 1:1 에탄올/물로 세척한 후, 4-(N,N-디페닐아미노)벤즈알데히드를 수득한다. 수율은 91.5g(81.0%)이다.
[4- 비닐트리페닐아민의 합성]
수소화나트름 14.6g 및 1,2-디메톡시에탄 700mℓ를 3구 플라스크에 넣고, 실온에서 교반하면서, 테트라메틸포스포늄 브로마이드 130.8g을 가한다. 무수 에탄올 1방울을 적가한 후, 혼합물을 70℃에서 4시간 동안 반응시킨다. 그 다음에, 4-(N,N-디페닐아미노)벤즈알데히드 100g을 가하고, 온도를 70℃로 상승시킨 다음, 혼합물을 5시간 동안 반응시킨다. 용액을 여과하고, 침전물 및 여액의 에테르 추출물을 물로 세척한다. 그 후에, 에테르 용액을 염화칼슘으로 탈수시키고, 에테르를 제거한 다음, 조생성물을 수득한다. 에탄올로부터 재결정화한여 비닐트리페닐아민을 레몬 황색 침상으로서 수득한다. 수율은 83.4g(84.0%)이다
[4-[2-(트리에톡시실릴)에틸]트리페닐아민의 합성]
톨루엔 용액중의 톨루엔 40mℓ, 트리에톡시실란 9.9g(60mmol) 및 트리스(테트라메틸디비닐디실록산)백금(0) 착체 0.018mmol을 3구 플라스크에 넣고, 실온에서 교반하면서, 4-비닐트리페닐아민 8.2g의 톨루엔 용액 20mℓ를 플라스크에 적가한다. 첨가 후에 혼합물을 70℃에서 3시간 동안 교반하고. 용매를 감압하에 제거한다. 4-[2-(트리에톡시실릴)에틸]트리페닐아민 12.1g(91.7%)을 레몬-황색 오일로서 수득한다.
[합성실시예 2]
[트리(4-포르밀페닐)아민의 합성]
트리페닐아민 50.7g 및 DMF 53.3mℓ를 3구 플라스크에 가하고, 빙수로 냉각시키면서 교반하는 동안, 옥시염화인 126.6mℓ를 플라스크로 가한다. 첨가 후에, 혼합물을 95℃에서 5시간 동안 반응시킨 다음, 온수 5ℓ에 붓고. 1시간 동안 교반한다. 침전물을 여과하여 수집하고, 1:1 에탄올/물에서 세척한다. 당해 트리(4-포르밀페닐)아민을 65.3g(95.9%)의 양으로 수득한다.
[트리(4-비닐페닐)아민의 합성]
수소화나트륨 14.6g 및 1,2-디메톡시에탄 700mℓ를 3구 플라스크에 넣고, 실온에서 교반하면서, 테트라메틸포스포늄 브로마이드 130,8g을 가한다. 무수 에탄올 1방울을 가한 후에, 반응을 70℃에서 4시간 동안 수행한다. 혼합물을 트리(4-포르밀페닐)아민 40.2g과 합하여, 70℃에서 5시간 동안 계속해서 반응시킨다. 혼합물을 여과한다. 필터 케이크를 에탄올로 추출한 다음, 에탄올을 여액과 합하여 물로 세척한다. 에테르 용액을 염화칼슘으로 탈수시킨 후에, 에테르를 제거하고, 조생성물을 수득한다. 이 생성물을 에탄올로부터 2회 재결정하여 트리(4-비닐페닐)아민 38.4g(97.3%)을 레몬-황색의 침상으로서 수득한다.
[4,4',4"-트리스[2-(트리에톡시실릴)에틸]트리페닐아민의 합성]
톨루엔 용액중의 톨루엔 40mℓ, 트리에톡시실란 9.9g(60mmo1) 및 트리스(테트라메틸디비닐디실록산)백금(0) 착체 0.018mmo1을 3구 플라스크에 넣고, 실온에서 교반하면서, 트리(4-비닐페닐)아민 3.3g(13mmo1)의 톨루엔 용액 20mℓ를 플라스크에 적가한다. 첨가 후에, 혼합물을 70℃에서 3시간 동안 교반한 다음, 용매를 감압하에 제거한다. 4.4',4"-[2-(트리에톡시실릴)에틸]트리페닐아민 7.0g(80.6%)을 황색오일로서 수득한다.
[실용 실시예 1]
합성 실시예 1로부터 수득한 4-[2-(트리에톡시실릴)에틸]트리페닐아민 7.9g(18mmol), 메틸트리메톡시실란 81g, 페닐트리메톡시실란 20g 및 테트라부틸-티타네이트 0.15g을 플라스크에 가하고 교반한다. 메탄을 20g 및 물 10g의 용액을 침지시켜 가한다. 첨가 후에 당해 물질을 2시간 동안 혼합한다. 휘발성 용매를 저압하에 제거한다. 화학식 (QC2H4Si03/2)a(CH3Si03/2)b(C6H5Si03/2)c-(O1/2R)d의 폴리실록산 수지(S)(여기서, Q는 트리페닐아민 단위이고, R은 메틸 그룹 또는 에틸 그룹이며, a:b:c:d의 비는 0.2:1:1.9:2이다)를 수득한다.
폴리실록산 수지(S) 10g을 톨루엔 5g 및 테트라하이드로푸란 5g에 용해시킨다. 이 용액을 바아 피복기(bar coater)를 사용하여 유리판 위에 도포한 다음, 피복물을 건조시켜, 140℃에서 15시간 동안 경화시킨다. 현미경으로 관찰해 보며, 균일한 피복 필름이 형성되었음을 알 수 있다
(1) 위에서 형성된 폴리실록산 수지 용액을 청정한 5cm x 5cm 알루미논 판위에 주조한다. 용매를 제거하고, 피복물을 건조시킨다. 피복물을 140℃에서 15시간 동안 가열하여 알루미늄 판 위에 두께가 12μm인 경질 필름을 형성한다. 필름의 표면에 IkV를 적용시킴으로써 코로나 방전을 형성한다. IkV의 양전하를 1DC 전력원[Mod. TR6120, 제조원:Advantest Co., Ltd.]으로부터 알루미늄 판의 한 면에 도포한다. 표면 전위 측정 장치(TREK142000)를 사용하여 필름 표면의 전위를 측정해 보면, 표면의 변화가 중화되고 600V로 감소됨을 알 수 있다.
(2) 위의 (1)에 기술한 바와 동일한 방법에 의해 , 필름을 ITO 유리판 위에 형성한다. 증발에 의해 금을 필름 위에 도포하여 카운터 전극(counter-electrode)을 형성한다. 전자 호울(electron hole)의 이동성은 금속 전극 면에 N2레이저 방사선 337nm를 사용하여 비행 시간법(Time-of-Flight:TOF)에 의해 측정한다. 실온에서, 외삽 이동성은 7 × 10-87㎠/Vs이다.
[실용 실시예 2]
메틸실세스퀴옥산(잔류하는 메톡시 그룹이 33중량%인 메틸트리메톡시실란의 부분 가수분해 생성물) 60g, 메탄올 10g 및 물 6g 뿐만 아니라, 톨루엔 40g 및 합성 실시예 1로부터 수득한 4-[2-(트리에톡시실릴)에틸]트리페닐아민 7.9g(18mmol)을 플라스크에 가하고, 교반하면서 2시간 동안 가열하여 환류시킨다. 휘발성 용대를 저압하에 제거한다. 화학식 (QC2H4Si03/2)X(CH3Si03/2)y(01/2R)z의 폴리실록산 수지(T)(여기서, Q는 트리페닐아민 단위이고, R은 메틸 그룹 또는 에틸 그룹이며, x:y:z의 비는 0.2:7:2이다)를 수득한다. 폴리실록산 수지(T) 10g을 톨루엔 10g에 용해시킨다. 용액을 바아 피복기를 사용하여 유리판 위에 도포한 다음, 피복물을 140℃에서 l5시간 동안 건조시킨다. 현미경으로 관찰해 보면, 균일한 필름이 형성되었음을 알 수 있다.

Claims (7)

  1. R3SiZ. R2SiZ2, R1SiZ3및 SiZ4(여기서, R은 1가 탄화수소 그룹이고 Z는 가수분해성 그룹이다)로 이루어진 그룹으로부터 선택되어, 규소원자에 대한 1가 탄화수소 그룹의 비가 0.5 내지 1.5인 폴리실록산 수지를 제공하는 유기규소 화합물 또는 이의 부분 가수분해 생성물과 화학식 1의 전하 운반 규소 화합물을 포함하는 혼합물을 유기 용매중에서 공가수분해 및 축합시킴을 포함하는, 전하 운반 특성을 갖는 폴리실록산 물질의 제조방법.
    [화학식 1]
    A-[R1SiR2 3-nQn]p
    상기 화학식 1에서, A는 다수의 방향족 그룹을 갖는 방향족 치환된 3급 아민(여기서, 하나 이상의 방향족 탄화수소 그룹은 R1에 결합된다)인, 이온화 전위가 4.5 내지 6.2eV인 전하 운반 화합물로부터 유도된 유기 그룹이고, R1은 탄소수 1 내지 18의 알킬렌 그룹이고, R2는 탄소수 1 내지 15의 1가 탄화수소 그룹 또는 할로겐 치환된 1가 탄화수소 그룹이고, Q는 가수분해성 그룹이고, n은 1 내지 3의 정수이며, p는 1 내지 3의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서. 전하 운반 물질의 가수분해성 그룹이 탄소수 1 내지 6의 알콕시 그룹인 방법.
  3. 제1항에 있어서. 유기규소 화합물의 가수분해성 그룹이 탄소수 1 내지 6의 알콕시 그룹인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 유기규소 화합물에 대한 전하 운반 물질의 비가 유기규소 화합물 100중량부당 전하 운반 물질 20 내지 200중량부의 범위인 방법.
  5. 제2항에 있어서, 유기규소 화합물에 대한 전하 운반 물질의 비가 유기규소 화합물 100중량부당 전하 운반 물질 20 내지 200중량부의 범위인 방법.
  6. 제3항에 있어서, 유기규소 화합물에 대한 전하 운반 물질의 비가 유기규소 화합물 100중량부당 전하 운반 물질 20 내지 200중량부의 범위인 방법.
  7. 제1항의 방법으로 제조한, 전하 운반 특성을 갖는 폴리실록산 물질.
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