[发明专利]含有氟代苝酰亚胺的单层有机光电导体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机光电导体，尤其涉及一种含有氟代苝酰亚胺的单层有机光电导体及其制备方法。

背景技术

新材料是新科技革命的物质基础，在当今信息化的浪潮中，作为信息输出设备的复印机、激光打印机正发挥着日益重要的作用，而复印机、激光打印机的核心部件是有机光电导体。有机光电导体的结构一般是在导电基质上涂覆上一层或多层主要由载流子产生材料和载流子迁移材料组成的光敏层，使有机光电导体在光激发下能产生光生载流子并发生迁移以形成静电潜影，在墨粉的作用下，在纸等介质上输出图象。目前，全世界每年有机光电导体的产量有上亿个，工业化生产技术也已经非常成熟，但还存在不少问题需要加以解决。

为了获得高感光灵敏度和长寿命的有机光电导体，工业化的有机光电导体，一般采用多层结构，即先在导电基质上涂覆上一层载流子产生材料，再在其上涂覆上一层载流子迁移材料。但是这样的结构又带来了制作工艺复杂、成本高、效率低等弊病。如果将载流子产生材料和载流子迁移材料复合在一起，制成单层有机光电导体，又会造成充电电压不足、暗导变大、感光灵敏度下降等问题，阻碍了单层有机光电导体在工业上的应用。

由于空穴型有机载流子传输材料品种繁多，制备简单，易于纯化，所以在有机光电导体中一般都采用空穴型载流子传输材料，这样有机光电导体工作时必须用电晕充负电，负电晕不可避免带来了臭氧，而臭氧既对人体有害，又会使载流子迁移材料变质，降低有机光电导体的寿命。而充正电则无上述问题，但这就需要使用电子型载流子传输材料，困难在于难于找到一种毒性小、寿命长、易于合成的有机电子型载流子传输材料。

决定有机光电导体性能的最关键因素是载流子产生材料。目前工业上使用的载流子产生材料主要是酞菁、偶氮、苝酰亚胺等，它们一般是难溶难熔的。为了获得高的感光灵敏度，载流子产生材料要经过一系列纯化、晶型转变过程，然后球磨成粒径很小的颗粒才能涂覆，或在导电基质上进行真空蒸镀得到载流子发生层，而这一系列过程是非常费时费力的，不可避免地带来工效低、成本高、质量难于控制等问题。

苝酰亚胺是一类优良的载流子产生材料。美国专利3,871,882(1975)报道了苝酰亚胺只有进行真空蒸镀才能得到高感光灵敏度。Photographic Scienceand Engineering，V28(5)，p191，1984报道了苝酰亚胺和聚N-乙烯基咔唑以一定比例复合，在甲苯和四氢呋喃的混合溶剂中球磨后，涂覆成单层有机光电导体，光电导性能不尽人意，加入小分子电子受体，如二氯苯醌、间二硝基苯等，可提高感光灵敏度2～2.5倍。但是这些小分子电子受体毒性很大，而且稳定性差。美国专利4,556,622(1985)通过在苝酰亚胺上引入长的烷基链和溴、氯等卤素原子，来增加苝酰亚胺的溶解性，这样苝酰亚胺能和聚N-乙烯基咔唑一起溶于四氢呋喃，进行溶液涂覆得到有机光电导体，该方法虽然带来了工艺上的简便，但是付出了感光灵敏度下降的代价。

发明内容

本发明的目的是提供一种高感光灵敏度、暗导小、既可充负电又能充正电、可直接溶解涂覆的含有氟代苝酰亚胺的单层有机光电导体及其制备方法。

含有氟代苝酰亚胺的单层有机光电导体，它由导电基质、载流子产生材料和载流子传输材料组成，其中：

1)载流子产生材料是氟代苝酰亚胺，化学结构式为：

其中R₁、R₂分别为全氟代的脂肪烃基、芳香烃基和化学结构式为-CH₂R₄的基团；R₄为全氟代的脂肪烃基、芳香烃基；R₂是氟原子，n为0～8；

2)载流子传输材料是聚N-乙烯基咔唑、聚N-乙烯基咔唑与树脂的共混物、小分子传输物质和树脂的共混物。

含有氟代苝酰亚胺的单层有机光电导体的制备方法，其制备步骤为：

1)载流子产生材料与载流子传输材料以1∶10～1000重量比例混合，溶解在溶剂中，使溶液的含固量为5～40％(重量)，即得有机光电导溶液，其中载流子产生材料是氟代苝酰亚胺，化学结构式为：

其中R₁、R₂分别为全氟代的脂肪烃基、芳香烃基和化学结构式为-CH₂R₄的基团；R₄为全氟代的脂肪烃基、芳香烃基；R₃是氟原子，n为0～8；

载流子传输材料是聚N-乙烯基咔唑、聚N-乙烯基咔唑与树脂的共混物、小分子传输物质和树脂的共混物。