新型有機(jī)電荷傳輸材料的合成及在OPC中的應(yīng)用

程大興，于法喜，孫海洋

(煙臺(tái)九目化學(xué)股份有限公司，山東 煙臺(tái) 264006)

傳輸材料MDP體系在應(yīng)用過(guò)程中會(huì)存在很多問(wèn)題，由于電荷傳輸速度超出一定限度，使得傳輸材料MDP無(wú)法得到較好的應(yīng)用，這就需要對(duì)于電荷傳輸分子摻雜情況進(jìn)行熟悉，通常來(lái)說(shuō)，樹(shù)脂比例若是降低，會(huì)對(duì)膜性能的機(jī)械強(qiáng)度產(chǎn)生極大的不利。另外，傳輸材料如果出現(xiàn)軛對(duì)稱(chēng)性和分子互相作用，其與高分子之間相容性下降，也就無(wú)法實(shí)施高濃度摻雜。本次針對(duì)新型有機(jī)電荷傳輸材料的合成及在OPC中的應(yīng)用進(jìn)行概述。

1 新型有機(jī)電荷傳輸材料的應(yīng)用以及合成

有機(jī)材料就是人們所說(shuō)的絕緣體，光電信息產(chǎn)業(yè)在我國(guó)發(fā)展，更多有機(jī)材料已經(jīng)被生產(chǎn)廠家做成光電設(shè)備以及器件核心部件，現(xiàn)階段，有機(jī)材料在不同行業(yè)以及領(lǐng)域已經(jīng)得到大范圍應(yīng)用。新型有機(jī)電荷傳輸材料，可以在OPC中為載流子傳輸提供極大便利，可以通過(guò)通道進(jìn)行，OPC屬于多數(shù)器件組成。目前，比較常見(jiàn)的有有機(jī)光導(dǎo)器件，屬于負(fù)充電功能分離型多層結(jié)構(gòu)，構(gòu)成部分主要有空穴傳輸層以及導(dǎo)電板基電荷產(chǎn)生層。功能不同，CGL以及CTL具體的疊放順序也有很大不同。如果是功能分離型的多層結(jié)構(gòu)有機(jī)光導(dǎo)體，技術(shù)人員在應(yīng)用過(guò)程中，一般需要使用到的材料以電荷產(chǎn)生功能層為基礎(chǔ)依據(jù)，而電荷傳輸也是在功能層的前提下完成的[1]。

有機(jī)電荷傳輸材料整體性相對(duì)較好，屬于目前主導(dǎo)產(chǎn)品之一，可是由于光導(dǎo)體生產(chǎn)需進(jìn)行多次，但是這種情況的光導(dǎo)體在生產(chǎn)中頻繁涂布，設(shè)備投資大，生產(chǎn)成本高，由于這些特征使得其應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大受到極大影響。單層結(jié)構(gòu)的有機(jī)光導(dǎo)體生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本較低，已經(jīng)逐漸受到不同廠家的關(guān)注，可是由于電荷的產(chǎn)生、傳輸通常是在同一空間的光導(dǎo)層中進(jìn)行，這就要求光導(dǎo)層不僅需要保障良好電荷產(chǎn)生的性能，還需具備較好的電荷傳輸性能，這就使得材料開(kāi)發(fā)以及器件組份優(yōu)化難度極大增加，這就對(duì)有機(jī)電荷傳輸材料要求更加嚴(yán)格。光導(dǎo)體主要功能是感光層可以在暗處帶電，利用圖像曝光，感光層將光吸收之后，就出產(chǎn)生一定量的載流子[2]。

2 環(huán)化母體化合物C制備

化合物 C合成的過(guò)程是對(duì)叔丁基杯[4]芳烴羥基甲醚化/丙醚化，已經(jīng)醚化后產(chǎn)物硝化反應(yīng)，還需要經(jīng)歷還原氨基反應(yīng)。叔丁基杯[4]芳烴需在一定位置上進(jìn)行OH吸收，杯芳烴的甲醚化或是丙醚化會(huì)運(yùn)用到 NaH-CH3I/CH3CH2CH2I，操作人員在合成化合物 C過(guò)程中，需謹(jǐn)慎操作，由于不同化學(xué)反應(yīng)均會(huì)有不同要求，操作人員首先應(yīng)對(duì)化合物合成的過(guò)程進(jìn)行了解，還應(yīng)明確不同化合物的基本特征，以及不同的化學(xué)反應(yīng)可能產(chǎn)生的意外結(jié)果、以及處理方式、另外化合物在反應(yīng)過(guò)程中，操作人員需依據(jù)一定操作規(guī)范以及制度，觀察化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，減少操作失誤的情況出現(xiàn)，通過(guò)一系列的反應(yīng)，操作人員發(fā)現(xiàn)紅外譜圖上面顯示的醚化前羥基的在3168、3172 cm-1出現(xiàn)吸收消失的問(wèn)題。而甲醚化/丙醚化杯芳烴上端硝化，一般需安排在混合溶劑上進(jìn)行，選擇的溶劑是AcOH、CH2Cl2，之后操作人員可以選擇使用濃度為100% 硝酸以及濃度為98% 的硫酸進(jìn)行結(jié)合，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，效果更加良好，操作人員在滴加硝酸時(shí)需控制耗時(shí)間，盡可能快速的滴加，保障化學(xué)反應(yīng)效果最佳。操作人員在這一段時(shí)間內(nèi)，需積極觀察一系列的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，并進(jìn)行對(duì)應(yīng)的記錄，可以為之后的實(shí)驗(yàn)或是相關(guān)工作帶來(lái)一定便利。100% 硝酸以及濃度為98% 的硫酸反應(yīng)后，需在室內(nèi)溫度條件下，維持4 h，等到反應(yīng)完全后，操作人員就會(huì)發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)液發(fā)生較大變化，顏色出現(xiàn)改變，硝化反應(yīng)效果較好。由于硝基在轉(zhuǎn)化為氨基過(guò)程中可以利用不同路徑或是渠道，例金屬還原法、 轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng)等，以上反應(yīng)中涉及到的杯芳烴硝基有效還原劑有SnCl2·2H2O，操作人員一般情況下可以利用氯仿萃取獲得。在反應(yīng)過(guò)程中需重視催化劑的用量，若是催化劑過(guò)量，酸堿平衡數(shù)值即使是8或是9，混合液分層難度依然難度較高，無(wú)法分層的結(jié)果就是形成乳濁液。至于水相中有機(jī)物大量損失，可能將反應(yīng)產(chǎn)率極大的降低。若是催化劑使用的是PtO2，操作人員應(yīng)對(duì)于催化劑進(jìn)行及時(shí)的過(guò)濾，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次過(guò)濾之后，操作人員發(fā)現(xiàn)多次過(guò)濾結(jié)果中，只有一次過(guò)濾結(jié)果相對(duì)較好，根據(jù)這一次過(guò)濾結(jié)果產(chǎn)生的催化劑可以進(jìn)行反應(yīng)。經(jīng)過(guò)硝基變成氨基的化學(xué)反應(yīng)，紅外譜圖上的氨基吸收顯著，經(jīng)過(guò)消化反應(yīng)后的產(chǎn)物，可以在二氯甲烷中溶解，之后運(yùn)用甲醇進(jìn)行沉淀處理[3]。

圖1 化合物 C的合成

3 新型有機(jī)電荷傳輸材料在OPC中的應(yīng)用

OPC材料在暗處充電時(shí)，表面電位會(huì)發(fā)生變化，一般情況下，會(huì)隨著充電時(shí)間的延長(zhǎng)出現(xiàn)上升，當(dāng)其達(dá)到某一電位值就會(huì)停止上升，這時(shí)候，OPC的表面飽和，飽和電位實(shí)現(xiàn)主要取決于抗擊穿強(qiáng)度，暗電阻、界電常數(shù)。操作人員在充電停止的情況下，發(fā)現(xiàn)暗處表面電位下降，就是出現(xiàn)所謂的暗衰減。操作人員在需明確新型有機(jī)電荷傳輸材料在OPC中的應(yīng)用，了解與之相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)、化合物基本特征、專(zhuān)業(yè)概念的定義，例如暗衰減定義以及發(fā)生的原因，以及之后的處理。通常來(lái)說(shuō)，暗衰減出現(xiàn)主要是由于光導(dǎo)層暗電阻產(chǎn)生，可能將曝光最高表面的電位降低，這種情況下，影像反差相對(duì)會(huì)變小一點(diǎn)。曝光中，若是表面電位出現(xiàn)下降，則說(shuō)明是光衰減。光衰的基本特征是反映材料光敏性，表面電位如果下降到一定程度，就會(huì)將下降速度變緩慢，直到停止，在這種情況下，會(huì)出現(xiàn)殘余電位。殘余電位過(guò)高的話(huà)，圖像低灰情況會(huì)更加嚴(yán)重，反差下降。暗充電時(shí)，對(duì)于傳輸材料要求更加嚴(yán)格，幾乎可以利用絕緣材料，也不會(huì)為載流的傳輸提供通道，曝光表面電位較高。曝光過(guò)程中，其性質(zhì)是載流子所用到的傳輸材料。可以在已經(jīng)構(gòu)筑通道的發(fā)生移動(dòng)，表面電位在下降的同時(shí)，可以形成一定的電位差[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

靜電成像一般使用的材料是絕緣性光導(dǎo)體，暗處時(shí)是絕緣體，暗電阻與光電阻相減，可以對(duì)于靜電照相性能有一定的決定性，光電組則可以對(duì)殘余電位大小以及光衰速度有一定決定作用，光阻大小通常是依據(jù)移動(dòng)速度、光照產(chǎn)生的自由載流子數(shù)量等，決定其大小，電荷傳輸材料可以決定自由載流子的移動(dòng)情況。