RU2583267C2 - Фотолюминесцентный полимерный композиционный материал для светоизлучающих систем - Google Patents

Фотолюминесцентный полимерный композиционный материал для светоизлучающих систем Download PDF

Info

Publication number
RU2583267C2
RU2583267C2 RU2014130175/05A RU2014130175A RU2583267C2 RU 2583267 C2 RU2583267 C2 RU 2583267C2 RU 2014130175/05 A RU2014130175/05 A RU 2014130175/05A RU 2014130175 A RU2014130175 A RU 2014130175A RU 2583267 C2 RU2583267 C2 RU 2583267C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polymer
pfc
poly
composite material
phenylquinoline
Prior art date
Application number
RU2014130175/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014130175A (ru
Inventor
Руслан Юрьевич Смыслов
Валентин Михайлович Светличный
Надежда Владимировна Матюшина
Людмила Аркадьевна Мягкова
Татьяна Николаевна Некрасова
Владимир Дмитриевич Паутов
Елена Львовна Александрова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук
Priority to RU2014130175/05A priority Critical patent/RU2583267C2/ru
Publication of RU2014130175A publication Critical patent/RU2014130175A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2583267C2 publication Critical patent/RU2583267C2/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • C09K11/07Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials having chemically interreactive components, e.g. reactive chemiluminescent compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/0666Polycondensates containing five-membered rings, condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • C08G73/0672Polycondensates containing five-membered rings, condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms with only one nitrogen atom in the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G73/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/0683Polycondensates containing six-membered rings, condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • C08G73/0688Polycondensates containing six-membered rings, condensed with other rings, with nitrogen atoms as the only ring hetero atoms with only one nitrogen atom in the ring, e.g. polyquinolines
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/055Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means where light is absorbed and re-emitted at a different wavelength by the optical element directly associated or integrated with the PV cell, e.g. by using luminescent material, fluorescent concentrators or up-conversion arrangements
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/125OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к новым композиционным полимерным материалам для светоизлучающих систем. Предложен фотолюминесцентный полимерный композиционный материал, включающий 1,6 мас.% полифенилхинолина (ПФХ) - поли[2,2′-(9-додецилкарбазол-3,6-диил)-6,6′-(окси)бис(4-фенилхинолина)] или поли[2,2′-(9-окта-децилкарбазол-3,6-диил)-6,6′-(окси)бис(4-фенилхинолина)] и 98,4 мас.% полимерной матрицы. Полимерную матрицу выбирают из группы, включающей полистирол, сополимер винилового спирта с винилацетатом, поли-N-винилкарбазол и полиметилметакрилат. Варьирование длины бокового радикала при карбазольном фрагменте ПФХ обеспечивает растворимость ПФХ в широком ряду растворителей, что важно для технологического использования, а также обеспечивает варьирование взаимодействия между донорными и акцепторными фрагментами в полимерном композите, что позволяет настраивать координаты цветности фотолюминесцентного материала. 4 ил., 1 табл., 8 пр.

Description

Изобретение относится к химии и физикохимии полимерных материалов, а именно к полученным впервые композиционным полимерным материалам, содержащим функциональный компонент - полифенилхинолин (ПФХ) в полимерных матрицах. ПФХ обеспечивает настройку координат цветности благодаря варьированию взаимодействия между донорными и акцепторными фрагментами, что отражается в спектрах фотолюминесценции. Материал может быть использован для создания светоизлучающих систем (светодиодов, светоизлучающих информационных панелей, осветительных систем, фото- и переизлучающих покрытий).
В настоящее время для получения белого свечения с хорошим индексом цветопередачи (CRI>80) в светодиодах используют люминесцентные композитные материалы. Эффект получают за счет использования синих полупроводниковых кристаллов (в светодиодах), покрытых люминофорной композицией желтого свечения, совместно излучающих белый свет [RU 2405804, опубл. 10.12.2010, Бюл. №34. 7 с]. Однако данная технология имеет недостатки, например высокую нагрузку на люминофор, находящийся на полупроводниковом кристалле, что приводит к снижению эффективности светового прибора.
Для получения белого света с помощью синего светодиода могут наносить желтый люминофор (иттрий-алюминиевый гранат Y3Al5O12 - ИАГ или гранатит) или смесь красного и желто-зеленого люминофоров на поверхность синего светодиода с целью их последовательного перепоглощения и выравнивания цвета. Однако такие системы с одним люминофором имеют низкий CRI (<75), что снижает их качество при использовании с целью внутреннего освещения. Использование нескольких люминофоров сопряжено с вопросами оптимизации устройства, кроме того, смешение люминофоров не всегда приводит к эффективному преобразованию света.
Другой подход связан с использованием полимерных люминофоров, обладающих рядом преимуществ по сравнению с предыдущим. Во-первых, он позволяет включать в полимерную цепь люминофоры с разной полосой испускания в видимом диапазоне. С целью разработки полимерных светоизлучающих материалов с белой электролюминесценцией для светодиодных осветительных систем синтезирована серия люминофорсодержащих сополифлуоренов, содержащих фрагменты нильского красного в боковой цепи. Максимальная яркость электролюминесценции достигала 3870 кд/м2. В ряде случаев получены светоизлучающие устройства с индексами цветности, близкими к белому свету, и яркостью 380-2380 кд/м2 [Г.И. Носова и др. / Синтез, фото- и электролюминесцентные свойства сополифлуоренов с фрагментами Нильского красного в боковой цепи // Высокомолекулярные соединения, Polymer Science Series В, Added to Web of Sci. Library: 08 Apr 2014]. Недостатком такого подхода является сложность используемой химической реакции в связи с настройкой координат цветности по системе МКО 1931 г.
Во-вторых, в качестве люминесцирующих материалов используют металлполимерные комплексы, где в качестве испускающих центров используют ионы (III) лантанидов (тербия, европия, самария), а полимер играет роль высокомолекулярного лиганда, обеспечивающего антенный эффект [Якиманский А.В. и др. / Люминесценция комплексов лантанидов Ln3+ в полимерных матрицах // Высокомолекулярные соединения. 2012. Т. 54. №12. С. 1699]. Недостатком таких систем является невысокий индекс передачи цвета, поскольку полоса люминесценции лантанидных ионов состоит из квазимонохроматических линий, которые не обеспечивают полного перекрытия видимого диапазона, если речь идет об источниках освещения.
В-третьих, одним из перспективных классов полимерных материалов для создания молекулярных оптоэлектронных устройств являются полимеры, содержащие в мономерном звене донорные и акцепторные группы, образующие донорно-акцепторные (Д-А) комплексы. Люминесценция от таких Д-А молекул может быть результатом взаимодействия близко расположенных донорных и акцепторных фрагментов с образованием внутримолекулярного комплекса с переносом заряда (ВКПЗ). Перенос энергии электронного возбуждения (ЭЭВ), образование внутри- и межмолекулярных эксимеров и эксиплексов также позволяет контролировать спектральный состав испускаемого света за счет соответствующего подбора Д-А фрагментов [Jenekhe S.A., Liangde L., Maksudul M.A. // Macromolecules. 2001. V. 34. P. 7315]. Так в работе [Александрова Е.Л. и др. / Сополимеры карбазол- и индолокарбазолсодержащих фенилхинолинов - новые материалы для электролюминесцентных устройств // Физика и техника полупроводников. 2013. Т. 47. №8. С. 1055-1064]. Авторы синтезировали сополимеры фенилхинолинов (ФХ), содержащие звенья карбазола (Кз) и индолокарбазола. Получаемый материал обладает люминесцентными свойствами в широком видимом диапазоне благодаря образованию внутри- и межмакромолекулярных донорно-акцепторных комплексов. При включении гибкой -О- развязки между элементарными повторяющимися фрагментами ФХ-Кз-ФХ происходит нарушение сопряжения в карбазолсодержащих ПФХ, что уменьшает эффективную миграцию ЭЭВ и сохраняет полосу люминесценции 454 нм (синее свечение). Это позволило получить систему с фотолюминесценцией, близкой к белой, с координатами цвета по шкале МКО 1931 г. (0.322, 0.355).
В настоящее время не известны технические решения, позволяющие настраивать координаты цветности спектров фотолюминесценции полимеров путем варьирования длины бокового алкильного радикала в повторяющейся структурной единице полимера, являющейся ВКПЗ, при помещении их в полимерную матрицу, обладающую фотоактивными или электропроводящими свойствами либо инертную.
Прототипом заявляемого изобретения является композиционный материал на основе полимера с мономерным звеном, включающий карбазол и фенилхинолин, помещенного в полимерные матрицы ПММА и ПВКз. Строение и фотофизические свойства такого полимера и его полимер-полимерных композитов раскрыты [Светличный В.М. и др. / Карбазолсодержащие полифенилхинолины как основа оптоэлектронных материалов с белой люминесценцией // Физика и техника полупроводников. 2012. Т. 46. №4. С. 512-519]. Эти композиционные материалы не обладают во всем видимом диапазоне возможностями по настройке координат цветности фотолюминесценции, поскольку не варьировалась длина бокового алкильного радикала в карбазольном фрагменте ПФХ, что необходимо для регулировки донорно-акцепторного взаимодействия.
Технической задачей и положительным результатом данного изобретения является создание полимерного композиционного материала, обладающего спектром фотолюминесценции с настраиваемыми координатами цветности в системе Международной комиссии по освещению. Указанная задача и технический результат достигаются за счет варьирования длины бокового алкильного радикала от 12 до 18 атомов углерода в ПФХ и химической природы полимерной матрицы, что позволяет благодаря настройке координат цветности люминесценции использовать эти композиционные материалы в фото- и электролюминесцентных устройствах, информационных люминесцирующих панелях, осветительных приборах, декоративных люминесцирующих устройствах.
Заявленным объектом патентования является фотолюминесцентный полимерный композиционный материал для светоизлучающих систем, включающий 1,6 масс. % полифенилхинолина - поли[2,2′-(9-додецилкарбазол-3,6-диил)-6,6′-(окси)бис(4-фенилхинолина)] или поли[2,2′-(9-окта-децилкарбазол-3,6-диил)-6,6′-(окси)бис(4-фенилхинолина)] формулы:
Figure 00000001
,
где n - число повторяющихся звеньев; R - C12H25 или С18Н37,
и 98,4 масс. % полимерной матрицы, выбранной из группы, включающей полистирол, сополимер винилового спирта с винилацетатом, поли-N-винилкарбазол или полиметилметакрилат - матрицы разной функциональной направленности - фотоинертные, фотоактивные - поглощающие и люминесцирующие, обладающие дырочной или электронной проводимостью, а также способные к межмакромолекулярному взаимодействию с функциональными группами вводимого компонента либо вызывающие его сегрегацию.
Существенное отличие заявляемого изобретения от прототипа заключается в том, что использованы два полифенилхинолина (ПФХ): поли[2,2′-(9-додецилкарбазол-3,6-диил)-6,6′-(окси)бис(4-фенилхинолин)] - ПФХ{O-K12} и поли[2,2′-(9-октадецилкарбазол-3,6-диил)-6,6′-(окси)бис(4-фенилхинолин)] - ПФХ{O-K18}, имеющие разную длину бокового алифатического радикала при карбазольном фрагменте. Причем ПФХ{O-K18} синтезирован впервые. Цель варьирования бокового радикала - обеспечить, во-первых, растворимость ПФХ в широком ряду растворителей, что важно для технологического использования, во-вторых, различное взаимодействие люминесцирующих макромолекул с полимерной матрицей, а также между собой в случае сегрегирующей матрицы.
В заявляемом изобретении использован широкий набор матриц с различными свойствами: ПСт, сополимер ВС-ВА, ПВКз и ПММА; некоторые из них совместно с ПФХ ранее не использовались.
Полученный композиционный материал ПФХ в полимерных матрицах обладает широким спектром люминесценции в видимом диапазоне. Возможна тонкая подстройка координат цветности (в стандарте МКО 1931), которая осуществима двумя способами: во-первых, использованием ПФХ с разной длиной боковых радикалов; во-вторых, варьированием природы использованной матрицы.
Заявляемый материал получали в несколько стадий: i) синтез мономеров; ii) синтез гомополимеров ПФХ на основе полученных мономеров; iii) получение пленок композиционного материала из растворов ПФХ - полимерная матрица в диметилформамиде или в хлороформе.
Спектры люминесценции пленок из заявляемого полимерного композицонного материала снимали на люминесцентном спектрофотометре LS-100, фирмы PTI, Канада. Фиг. 1 представляет спектры люминесценции ПФХ{O-K18} и ПФХ{O-K12} в ПВКз. Использование ПВКз обусловлено тем, что эта матрица обладает дырочной проводимостью. Для доказательства межмакромолекулярного взаимодействия использовано возбуждение на трех длинах волн: 300, 365 и 380 нм, чтобы были затронуты последовательно в сравнении все поглощающие осцилляторы в макромолекулах ПФХ и матрицы: гетероароматическое ядро карбазола, фенилхинолиновый высокоэнергетический КПЗ и ФХ-карбазольный низкоэнергетический КПЗ, соответственно. Длина волны 300 нм выбрана для возбуждения карбазольного ядра, чтобы показать перенос энергии с этого фрагмента по цепи. Длины волн 365 и 380 нм использованы, чтобы продемонстрировать перенос энергии при первичном поглощении фенилхинолинового фрагмента.
В результате данного эксперимента получен материал с высокой эффективностью фотолюминесценции в синей области видимого спектра (кр. 1′ и 1′′): координаты цветности (0.227, 0.218), и эффективной чистотой цвета pE 0.539 (пример №5, табл. 1).
Фиг. 2 представляет спектры люминесценции ПФХ{O-K18} и ПФХ{O-K12} в ПММА. Использование ПММА обусловлено тем, что эта матрица фотоинертна после 300 нм. Анализ спектров люминесценции при возбуждении при всех трех длинах волн - 300, 365 и 380 нм - показывает полное отсутствие полосы люминесценции, связанной с мономерными карбазольными фрагментами (λмакс. люм.=350 нм), высокоэнергетическими (λмакс. люм.=370 нм) и низкоэнергетическими (λмакс. люм.=410 нм) эксимерами карбазола.
Несмотря на разную химическую природу матриц ПВКз и ПММА наблюдают взаимодействие ПФХ-ПФХ. Оказывается, что уменьшение длины бокового радикала усиливает взаимодействие Д-А фрагментов в обеих матрицах, хотя ПВКз является хорошим «твердым» растворителем для ПФХ, а ПММА - сегрегирующим.
В результате получен материал с голубым оттенком (примеры №7, табл. 1, кр. 1′ и 1′′) либо с желтым цветом люминесценции и высокой ее интенсивностью (примеры №8, табл. 1, кр. 2′ и 2′′).
Фиг. 3 представляет спектры люминесценции ПФХ{O-K18} и ПФХ{O-K12} в ПСт. Использование ПСт обусловлено тем, что эта матрица, с одной стороны, обладает дырочной проводимостью, а с другой, - она люминесцирует в области 300 нм.
При переходе к композиционным материалам - ПФХ в матрице ПСт - наблюдают такую же тенденцию, как и в матрице ПММА по сравнению с матрицей ПВКз. Это может указывать на незначительное усиление взаимодействия ПФХ-матрицы ПСт при увеличении длины бокового радикала, возможно, за счет лучшего «растворения» макромолекул ПСт в более длинных алифатических радикалах. При увеличении длины бокового радикала усиливается взаимодействие ПФХ-ПФХ в отличие от матриц ПВКз и ПММА.
В результате получен материал (кр. 2′) с приближающимися к белому координатами цветности (0.358, 0.370) и эффективной чистотой цвета pE 0.057 (пример №2, табл. 1).
Фиг. 4 представляет спектры люминесценции ПФХ{O-K18} и ПФХ{O-K12} в П(ВС-ВА). Использование П(ВС-ВА) обусловлено тем, что эта матрица фотоинертна в области ближнего ультрафиолета, а с другой стороны, подвержена структурообразованию при нагревании.
Полученные характеристики подтверждены фигурами и таблицами: Таблица 1 представляет образцы композиционного материала, полученного в примерах 1-8, координаты цветности по стандарту МКО 1931 (х, у), доминирующую длину волны λдом, оттенок люминесценции, длину волны возбуждения λвозб.
Фигура 1 представляет спектры люминесценции ПФХ{O-K18 или K12} в матрице ПВКз.
Фигура 2 представляет спектры люминесценции ПФХ{O-K18 или K12} в матрице ПММА.
Фигура 3 представляет спектры люминесценции ПФХ{O-K18 или K12} в матрице ПСт.
Фигура 4 представляет спектры люминесценции ПФХ{O-K18 или K12} в матрице ПВС-ВА.
Для подтверждения соответствия заявленного изобретения такому условию патентоспособности как «промышленная применимость» и для лучшего понимания сущности заявленного изобретения приведены примеры конкретной реализации изобретения, которыми не может исчерпываться его сущность.
i) Стадия синтеза мономеров
Синтез 3,6-диацетил-9-додецилкарбазола (мономер 1)
В трехгорлой круглодонной колбе, снабженной обратным холодильником, верхнеприводной мешалкой, в атмосфере аргона растворяли 9-додецилкарбазол (1,2 г; 3,58 ммоль) в хлористом метилене (10,79 г), затем добавляли хлорид алюминия (1,465 г; 11 ммоль) и при тщательном перемешивании по каплям вводили ацетилхлорид (0,91 г; 11,54 ммоль). Реакцию проводили в течение 5 часов при комнатной температуре. Реакционный раствор обрабатывали смесью хлористого метилена (86,3 г) и дистиллированной воды (38 г). Отделяли органический слой, промывали дистиллированной водой (2×100 г) и сушили в течение 15-17 часов прокаленным сульфатом магния. Хлористый метилен удаляли на ротационном испарителе. Полученный твердый продукт перекристаллизовывали из этилового спирта. Сушили под вакуумом при температуре 75°С. Выход - 0,82 г (54,6%). Температура плавления 97,5-98,5°С.
По данным элементного анализа для C28H37NO2:
Вычислено, %: С - 80,15; Н - 8,89; N - 3,34.
Найдено, %: С - 80,06; 80,05; Н - 9,00; 9,12; N - 3,44; 3,48.
1Н ЯМР (CDCl3), δ (м.д.): 8,85 (2Н); 8,20 (2Н); 7,54 (2Н); 4,37 (2Н); 2,71 (6Н); 1,90 (2Н); 1,37-1,25 (18Н); 0,87 (3Н).
Синтез 3,6-диацетил-9-октадецилкарбазола (мономер 2)
Для синтеза мономера 2 использовали 1,679 г (4 ммоль) 9-октадецилкарбазола, 12,1 г хлористого метилена, 1,64 г (12,3 моль) хлорида алюминия и 1,01 г (12,8 ммоль) ацетилхлорида. Процесс проводили аналогично синтезу мономера 1. Выход продукта - 1,12 г (55,5%). Температура плавления 108,3-109,4°С.
1Н ЯМР (CDCl3), δ (м.д.): 8,80 (2Н); 8,17 (2Н); 7,48 (2Н); 4,34 (2Н); 2,76 (6Н); 1,84 (2Н); 1,34-1,23 (30Н); 0,89 (3Н).
ii) Стадия синтеза гомополимеров ПФХ на основе полученных мономеров.
Синтез поли[2,2′-(9-додецилкарбазол-3,6-диил)-6,6′-окси(бис)(4-фенил-хинолина)] (полимер 1)
В трехгорлой круглодонной колбе, снабженной верхнеприводной мешалкой и обратным холодильником, в атмосфере аргона растворяли 0,85 г пентоксида фосфора в 3,09 г м-крезола в течение 3 часов при температуре 140°С. В полученный светло-желтый раствор при комнатной температуре загружали 0,2042 г (0,5 ммоль) 4,4′-диамино-3,3′-дибензоилдифенилового эфира и 0,21 г (0,5 ммоль) мономера 1. Реакцию проводили при перемешивании в атмосфере аргона при температуре 140°С в течение 24 часов. По окончании реакции полимер высаживали при интенсивном перемешивании в смесь этанола (59,3 г) с триэтиламином (5,84 г). Затем выделенный полимер промывали от м-крезола этанолом с триэтиламином (10%) на аппарате Сокслета в течение 24 часов и сушили под вакуумом при t=100°С в течение 5 часов. Выход продукта - 75%.
1Н ЯМР (CDCl3), δ (м.д.): 9,03 (2Н); 8,45 (2Н); 8,30 (2Н); 8,04 (2Н); 7,58-7,44 (16Н); 4,41 (2Н); 1,96 (2Н); 1,33-1,24 (18Н); 0,87 (3Н).
Синтез поли[2,2′-(9-октадецилкарбазол-3,6-диил)-6,6′-(окси)бис(4-фенилхинолина) (полимер 2)
Синтез полимера 2 отличается от синтеза полимера 1 тем, что использовался мономер 2 вместо мономера 1. Выход продукта - 65%.
1Н ЯМР (CDCl3), δ (м.д.): 9,04 (2Н); 8,46 (2Н); 8,29 (2Н); 8,02 (2Н); 7,57-7,46 (16Н); 4,31 (2Н); 1,92 (2Н); 1,33-1,22 (ЗОН); 0,91 (3Н).
Молекулярная масса синтезированных полимеров 1 и 2 была оценена по данным гельпроникающей хроматографии и составила для ПФХ{O-K12} MW=5·104, а для ПФХ{O-K18} MW=4,5·104.
iii) Стадия (основная) получения пленок композиционного материала
Пример 1. Полимерный композиционный материал готовили из синтезированного ПФХ{O-K18} (см. ранее Стадии i и ii) путем смешения 1,25 г его раствора в хлороформе (концентрация 0,067 масс. %), с 0,77 г раствора ПСт в хлороформе (концентрация 6,7 масс. %) и 0.24 г хлороформа. Из полученного композиционного полимерного раствора (2,26 г) формовали покрытие на ровной стеклянной поверхности площадью 4 см2. Удаляли растворитель сушкой при 70°С в течение 2 часов. Толщина пленки составляла 40-50 мкм. (См. табл. 1, пример №1).
Пример 2. Полимерный композиционный материал готовили из синтезированного ПФХ{O-K12} (см. ранее Стадии i и ii) путем смешения 1,62 г его раствора в хлороформе (концентрация 0,052 масс. %) с 0,77 г раствора ПСт в хлороформе (концентрация 6,7 масс. %) и 0.34 г хлороформа. Полученные (2,73 г) композиционного полимерного раствора выливали на ровную стеклянную поверхность площадью 4 см2. Удаляли растворитель сушкой при 70°С в течение 2 часов. Толщина пленки составляла 40-50 мкм. (См. табл. 1, пример №2).
Пример 3. Полимерный композиционный материал готовили из синтезированного ПФХ{O-K18} (см. ранее Стадии i и ii) путем смешения 0,76 г его раствора в диметилформамиде (концентрация 0,106 масс. %) с 0,47 г раствора П(ВС-ВА) в диметилформамиде (концентрация 10,6 масс. %) и 0,15 г ДМФА. Полученные 1,4 г композиционного полимерного раствора выливали на ровную стеклянную поверхность площадью 4 см2. Удаляли растворитель сушкой при 70°С в течение 5 часов. Толщина пленки составляла 40-50 мкм. (См. табл. 1, пример №3).
Пример 4. Полимерный композиционный материал готовили из синтезированного ПФХ{O-K12} (см. ранее Стадии i и ii) путем смешения 0,99 г его раствора в диметилформамиде (концентрация 0,082 масс. %) с 0,47 г раствора П(ВС-ВА) в диметилформамиде (концентрация 10,6 масс. %) и 0,22 г ДМФА. Полученные 1,68 г композиционного полимерного раствора выливали на ровную стеклянную поверхность площадью 4 см2. Удаляли растворитель сушкой при 70°С в течение 5 часов. Толщина пленки составляла 40-50 мкм. (См. табл. 1, пример №4).
Пример 5. Полимерный композиционный материал готовили из синтезированного ПФХ{O-K18} (см. ранее Стадии i и ii) путем смешения 1,25 г его раствора в хлороформе (концентрация масс. 0,067%) с 0,77 г раствора ПВКз в хлороформе (концентрация 6,7 масс. %) и 0,24 г хлороформа. Полученные 2,26 г композиционного полимерного раствора выливали на ровную стеклянную поверхность площадью 4 см2. Удаляли растворитель сушкой при 70°С в течение 2 часов. Толщина пленки составляла 40-50 мкм. (См. табл. 1, пример №5).
Пример 6. Полимерный композиционный материал готовили из синтезированного ПФХ{O-K12} (см. ранее Стадии i и ii) путем смешения 1,62 г его раствора в хлороформе (концентрация 0,052 масс. %) с 0,77 г раствора ПВКз в хлороформе (концентрация 6,7 масс. %) и 0,34 г хлороформа. Полученные 2,73 г композиционного полимерного раствора выливали на ровную стеклянную поверхность площадью 4 см2. Удаляли растворитель сушкой при 70°С в течение 2 часов. Толщина пленки составляла 40-50 мкм. (См. табл. 1, пример №6).
Пример 7. Полимерный композиционный материал готовили из синтезированного ПФХ{O-K18} (см. ранее Стадии i и ii) путем смешения 1,25 г его раствора в хлороформе (концентрация 0,067 масс. %) с 0,77 г раствора ПММА в хлороформе (концентрация 6,7 масс. %) и 0,24 г хлороформа. Полученные 2,26 г композиционного полимерного раствора выливали на ровную стеклянную поверхность площадью 4 см2. Удаляли растворитель сушкой при 70°С в течение 2 часов. Толщина пленки составляла 40-50 мкм. (См. табл. 1, пример №7).
Пример 8. Полимерный композиционный материал готовили из синтезированного ПФХ{O-K12} (см. ранее Стадии i и ii) путем смешения 1,62 г его раствора в хлороформе (концентрация 0,052 масс. %) с 0,77 г раствора ПММА в хлороформе (концентрация 6,7 масс. %) и 0,34 г хлороформа. Полученные 2,73 г композиционного полимерного раствора выливали на ровную стеклянную поверхность площадью 4 см2. Удаляли растворитель сушкой при 70°С в течение 2 часов. Толщина пленки составляла 40-50 мкм. (См. табл. 1, пример №8).
В примерах 1-8 получаемый композиционный материал включает 1,6 масс. % ПФХ и 98,4 масс. % полимерной матрицы, выбранной из группы, включающей полистирол, сополимер винилового спирта с винилацетатом, поли-N-винилкарбазол, или полиметилметакрилат.
В табл. 1 приведены полученные композиционные материалы с указанием их цветовых характеристик, полученных из спектров фотолюминесценции, и условий их получения.
Впервые также синтезирован поли[2,2′-(9-октадецилкарбазол-3,6-диил)-6,6′-(окси)бис(4-фенилхинолин)] - ПФХ{O-K18} - полимер, имеющий боковой алкильный радикал из 18 атомов углерода. Использование в заявляемом изобретении ПФХ с разной длиной бокового радикала позволило получить полимерный композиционный материал с настраиваемыми координатами цветности фотолюминесценции в системе МКО 1931 г.
Анализ научно-технического уровня не позволил обнаружить опубликованное решение, полностью совпадающее по совокупности существенных признаков с заявленным изобретением. Это подтверждает вывод о соответствии предлагаемого решения такому условию патентоспособности как «новизна».
Обнаруженные нами два эффекта позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого решения в целом такому условию патентоспособности как «изобретательский уровень»: i) «растворяющая» способность матрицы ПВКз, обладающей некоторым сродством к ПФХ; ii) «экранирующая» роль алифатических радикалов, длина которых влияет на вероятность внутри- и межмакромолекулярного переноса энергии электронного возбуждения в макромолекулярных цепях ПФХ и при взаимодействии между собой и полимерной матрицей. В результате, не очевидным, во-первых, стал тот факт, что в матрице ПВКз происходит усиление интенсивности люминесценции ПФХ (строка 15, табл. 1) в области 410-490 нм, что дает синее свечение (λдом=475 нм) с координатами цветности (0.227, 0.218) и эффективной чистотой цвета pE 0.539. Во-вторых, оказалось, что параметры цветности для ПФХ с разной длиной бокового радикала в матрице ПСт (строки 1, 3, 4, 6, табл. 1) близки к белому, что обусловлено сродством этой матрицы по сравнению с ПВКз и с ПММА при полученной формуле композиционного материала:
Figure 00000002
где n - число повторяющихся звеньев; R - С12Н25 или С18Н37
Figure 00000003
Таким образом, как изложено в описании, предлагаемые композиты позволяют настраивать координаты цветности (по стандарту МКО 1931) получаемого материала благодаря изменению в химической природе структурного звена ПФХ и использованию полимерных матриц с разными фотофизическими и физико-химическими свойствами. Полученный материал может использоваться в конструировании фото- и электролюминесцирующих устройств, информационных люминесцирующих панелей, осветительных приборов, декоративных люминесцирующих устройств.

Claims (1)

  1. Фотолюминесцентный полимерный композиционный материал для светоизлучающих систем, включающий
    1,6 мас.% полифенилхинолина - поли[2,2′-(9-додецилкарбазол-3,6-диил)-6,6′-(окси)бис(4-фенилхинолина)] или поли[2,2′-(9-окта-децилкарбазол-3,6-диил)-6,6′-(окси)бис(4-фенилхинолина)] формулы:
    Figure 00000004

    где R - С12Н25 или C18H37, и
    98,4 мас.% полимерной матрицы, выбранной из группы, включающей полистирол, сополимер винилового спирта с винилацетатом, поли-N-винилкарбазол или полиметилметакрилат - матрицы разной функциональной направленности - фотоинертные, фотоактивные - поглощающие и люминесцирующие, обладающие дырочной или электронной проводимостью, а также способные к межмакромолекулярному взаимодействию с функциональными группами вводимого компонента либо вызывающие его сегрегацию.
RU2014130175/05A 2014-07-23 2014-07-23 Фотолюминесцентный полимерный композиционный материал для светоизлучающих систем RU2583267C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014130175/05A RU2583267C2 (ru) 2014-07-23 2014-07-23 Фотолюминесцентный полимерный композиционный материал для светоизлучающих систем

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014130175/05A RU2583267C2 (ru) 2014-07-23 2014-07-23 Фотолюминесцентный полимерный композиционный материал для светоизлучающих систем

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014130175A RU2014130175A (ru) 2016-02-20
RU2583267C2 true RU2583267C2 (ru) 2016-05-10

Family

ID=55313302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014130175/05A RU2583267C2 (ru) 2014-07-23 2014-07-23 Фотолюминесцентный полимерный композиционный материал для светоизлучающих систем

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2583267C2 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2160470C2 (ru) * 1994-12-13 2000-12-10 Де Трастиз ов Принстон Юниверсити Многоцветные органические светоизлучающие устройства
RU2382809C2 (ru) * 2004-02-10 2010-02-27 Х.К. Штарк Гмбх Состав для получения инжектирующих дырки или транспортирующих дырки слоев в электролюминесцентных устройствах, органических элементах солнечных батарей, органических лазерных диодах, органических тонкопленочных транзисторах или органических полевых транзисторах или для получения электродов или электропроводных покрытий, электролюминесцентное устройство, а также органический светодиод
WO2012135527A2 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 The Regents Of The University Of California Active materials for electro-optic devices and electro-optic devices
RU2513643C2 (ru) * 2008-09-19 2014-04-20 Мерк Патент Гмбх Полимеры, производные бензобис(силолотиофена), и их применение в качестве органических полупроводников

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2160470C2 (ru) * 1994-12-13 2000-12-10 Де Трастиз ов Принстон Юниверсити Многоцветные органические светоизлучающие устройства
RU2382809C2 (ru) * 2004-02-10 2010-02-27 Х.К. Штарк Гмбх Состав для получения инжектирующих дырки или транспортирующих дырки слоев в электролюминесцентных устройствах, органических элементах солнечных батарей, органических лазерных диодах, органических тонкопленочных транзисторах или органических полевых транзисторах или для получения электродов или электропроводных покрытий, электролюминесцентное устройство, а также органический светодиод
RU2513643C2 (ru) * 2008-09-19 2014-04-20 Мерк Патент Гмбх Полимеры, производные бензобис(силолотиофена), и их применение в качестве органических полупроводников
WO2012135527A2 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 The Regents Of The University Of California Active materials for electro-optic devices and electro-optic devices

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СВЕТЛИЧНЫЙ В.М. и др. Карбазолсодержащие полифенилхинолины как основа оптоэлектронных материалов с белой люминесценцией.- Физика и техника полупроводников. 2012, т. 46, N 4, с. 512-519. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014130175A (ru) 2016-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102336862B1 (ko) 색변환 필름, 및 그것을 포함하는 광원 유닛, 디스플레이 및 조명 장치
KR102070833B1 (ko) 피로메텐 붕소 착체, 색 변환 조성물, 색 변환 필름, 및 그것을 포함하는 광원 유닛, 디스플레이 및 조명
Pallavi et al. A soluble conjugated porous organic polymer: efficient white light emission in solution, nanoparticles, gel and transparent thin film
CN107849065B (zh) 化合物和包含其的色彩转换膜
Ling et al. A novel high photoluminescence efficiency polymer incorporated with pendant europium complexes
TWI685562B (zh) 色變換組成物、色變換片及含其的光源單元、顯示器、照明裝置、背光單元、led晶片及led封裝體
TW201416411A (zh) 發光材料、化合物、及使用其等之有機發光元件
JPWO2018105633A1 (ja) 蓄光体および蓄光素子
JP2005528508A5 (ru)
Kubo et al. White-light emissive materials based on dynamic polymerization in supramolecular chemistry
Liu et al. A fluorescein-centered polymer as a phosphor for fabricating pure white light-emitting diodes
CN110431140A (zh) 基于氰基芳基取代的亚萘甲酰基苯并咪唑化合物的荧光着色剂
JP6323970B1 (ja) 蓄光体および蓄光素子
JP3046814B1 (ja) 発光団含有ジアセチレン系重合体及びそれを利用した電界発光素子
Liu et al. Single-component Eu 3+–Tb 3+–Gd 3+-grafted polymer with ultra-high color rendering index white-light emission
Liu et al. Red to white polymer light-emitting diode (PLED) based on Eu 3+–Zn 2+–Gd 3+-containing metallopolymer
Li et al. High-performance near-infrared (NIR) polymer light-emitting diodes (PLEDs) based on bipolar Ir (iii)-complex-grafted polymers
JPWO2019031524A1 (ja) 蓄光組成物、蓄光素子および波長制御方法
Lian et al. Novel phosphorescent polymers containing both ambipolar segments and functionalized Ir III phosphorescent moieties: synthesis, photophysical, redox, and electrophosphorescence investigation
RU2583267C2 (ru) Фотолюминесцентный полимерный композиционный материал для светоизлучающих систем
JP2019219512A (ja) 色変換組成物、色変換シートならびにそれを含む光源ユニット、ディスプレイおよび照明装置
Morais et al. Photo and electroluminescence of a phenylene vinylene conjugated polymer containing bipirydine units and chelated europium complex
CN107057043B (zh) 一种侧链含芳酰基的共轭聚合物及其制备方法和应用
TW201923029A (zh) 有機蓄光組合物及蓄光元件
CN115210894A (zh) 被噻吩并噻吩基团二取代的二芳氧基苯并杂二唑化合物

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170724