CN1570774A - 具有含环氧基的电荷转移化合物的有机感光体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型有机感光体,其包含导电基底和在该导电基底上的光导元件,该光导元件具有:(a)具有下式的电荷转移化合物见右式R1是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;R2包含(N,N-二取代)芳基胺基;R3包含环氧基;R4是H,芳香基,烷基,烯基,或杂环基;和X是第一连接基团;和(b)电荷生成化合物。该环氧基能够直接或通过交联剂与聚合物内的官能团反应形成聚合的电荷转移化合物。相应的电子照相装置和成像方法也进行了描述。

Description

具有含环氧基的电荷转移化合物的有机感光体
技术领域
本发明涉及适用于电子照相(electrophotography)技术的有机感光体,更具体地,涉及具有电荷转移(charge transport)化合物的有机感光体(organophotoreceptor),该电荷转移化合物包括至少一个环氧基团、一个腙基团和至少一种(N,N-二取代的)芳基胺基团。所述环氧基可以直接或通过交联化合物与聚合物粘合剂共价结合,环氧基也可以不与其结合。
背景技术
在电子照相中,导电基底上具有电绝缘光导元件的呈板、盘、片、带、鼓等形式的有机感光体的成像过程是:首先使光导层表面均匀带上静电,然后将带电的表面暴露于光图案。曝光选择性地消除光照表面照射区域的电荷,从而形成带电与不带电区域的图案,这种图案称为潜像。然后在潜像附近提供液体或固体调色剂,调色剂小液滴或颗粒沉积在带电或不带电区域,从而在光导层表面形成调色的图像,将得到的调色图像转移到适当的最终或中间接收表面如纸张,或者光导层可作为图像的最终接受体。该成像过程可以重复多次以形成单幅图像,例如,通过重叠不同颜色成分的图像或有效阴影图像,如重叠不同颜色的图像形成一个全色的最终图像,和/或产生另外的图像。
已经采用了单层和多层光导元件。在单层实施方案中,电荷转移材料和电荷生成材料和聚合物粘合剂结合起来,然后沉积到导电基底上。在多层实施方案中,电荷转移材料和电荷生成材料存在于元件中的不同的层,各自任选与聚合物粘合剂结合并沉积到导电基底上。对于两层光导元件存在两种可行的排列方式。在一种两层排列(“双层”排列)中,电荷生成层沉积在导电基底上,而电荷转移层则沉积在电荷生成层之上。在另一种两层排列(“倒置双层”排列)中,电荷转移层与电荷生成层的排列顺序相反。
在单层和多层的光导元件中,电荷生成材料的用途是在曝光时产生电荷载流子(即空穴或电子)。电荷转移材料的用途是接受至少一种这些电荷载流子,并通过电荷转移层将其转移,以促进光导元件上表面电荷的释放。电荷转移材料可以是电荷转移化合物,电子转移化合物或者它们的组合。当用电荷转移化合物时,电荷转移化合物接受空穴载流子并通过具电荷转移化合物层将它们转移。当用电子转移化合物时,电子转移化合物接受电子载流子并通过具电子转移化合物层将其转移。
有机感光体可以用于固体和液体电子照相技术。固体和液体电子照相技术之间有许多区别。一个重要的区别是在固体电子照相技术中使用固体调色剂,而在液体电子照相技术中使用液体调色剂。液体电子照相技术潜在的优点是它能提供比固体电子照相技术更高的分辨率和因此更清晰的图像,因为液体调色剂的颗粒通常小于固体调色剂颗粒。由于颗粒更小,与固体调色剂相比,液体调色剂能够提供更高光学密度的图像。
在固体和液体电子照相技术中,用于有机感光体的电荷转移材料应该与光导元件中的聚合物粘合剂相容。适用于特定的电荷转移材料的聚合物粘合剂的选择制约光导元件的形成。如果电荷转移材料与聚合物粘合剂不相容,电荷转移材料可能发生相分离或在聚合物粘合剂基底中结晶,或可能在包含电荷转移材料的层的表面扩散。如果出现上述不相容性,有机感光体能终止转移电荷。
此外,液体电子照相技术面临另外的问题,具体地说,当调色剂干燥或在转移到接收表面期间,用于液体电子照相技术的有机感光体与液体调色剂的液体载体接触。结果,光导元件中的电荷转移材料可因液体载体的萃取而被除去。经过长期操作,因萃取而被除去的电荷转移材料的数量可能是显著的,因此对有机感光体的性能有害。
发明内容
本发明提供具有如高Vacc和低Vdis的静电性能良好的有机感光体。本发明还提供与聚合物粘合剂有高相容性的、低相分离的和低液体载体萃取率的电荷转移材料。
第一方面,有机感光体包含导电基底和导电基底上的光导元件,光导元件包含:
a)如下式的电荷迁移化合物:
Figure A20041006402400141
R1是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;
R2包含(N,N-二取代)芳基胺基,如对-(N,N-二取代)芳基胺基(例如三苯胺),咔唑基或久洛尼定基;
R3包含环氧基;
R4是H,芳香基,烷基,烯基,或杂环基;和
X是第一个连接基团,如-(CH2)m-基,其中,m是位于1和30之间的整数,包括端值在内,并且一个或多个亚甲基任选被O、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O取代,杂环基,芳香基,尿烷,脲,酯基,NR5基,CR6或CR7R8基,其中R5、R6、R7和R8为彼此独立的化学键,H,羟基,硫醇,羧基,氨基,烷基,烯基,杂环基,芳香基,或环基的一部分;和
b)电荷生成化合物。
有机感光体可以是平板、柔性带、柔性盘,片,刚性鼓,或环绕刚性或屈性(compliant)鼓的片形式。在一个实施方案中,有机感光体包括:(a)包含电荷转移化合物,电荷生成化合物,和聚合物粘合剂的光导元件,和(b)导电(electrically conductive)基底。
在一些实施方案中,上面式(1)R2中的(N,N-二取代)芳香胺基可以包含一个或多个具有下式结构的环氧化腙基:
其中R1’是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;
R4’是H,烷基,烯基,芳香基,或杂环基;
R3’包含环氧基,羟基,硫醇基,羧基,或胺基;和
X’是第二连接基团,如,-(CH2)n-基,其中,n是位于1和30之间的整数,包括端值在内,并且一个或多个亚甲基任选被O、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O取代,杂环基,芳香基,尿烷,脲,酯基,NR9基,CR10或CR11R12基,其中R9,R10,R11,R12彼此独立为化学键,H,羟基,硫醇,羧基,氨基,烷基,烯基,杂环基,芳香基,或环基部分;
第二方面,本发明的特征在于电子照相成像装置包括:(a)光成像组件;和(b)上述的定向地从光成像组件接受光的有机感光体。优选该装置还包括调色剂分配器,例如,液体调色剂分配器和固体调色剂分配器。还描述了用这些含新型电荷转移化合物的感光体电子照相成像的方法。
第三方面,本发明的特征在于电子照相成像方法包括:(a)将电荷施加到上述有机感光体的表面上;(b)将有机感光体表面辐照曝光成像以消除选定区域的电荷,从而在表面形成至少相对的带电和不带电区域的图像;(c)将该表面与调色剂,如包括着色剂颗粒在有机液体中的分散体的液体调色剂接触从而产生调色图像;和(d)转移该调色图像到基底上。
第四方面,本发明的特征在于具有上述发明的第一方面中所示结构式的新型电荷转移化合物。
第五方面,本发明的特征在于聚合电荷转移化合物,该化合物是通过具有上述结构式的化合物的环氧基团与粘合剂中的活性官能团在该环氧基上的反应制备,该反应可以直接或通过交联剂进行。在一些实施方案中,粘合剂的活性官能团选自羟基、羧基、氨基和硫醇。
第六方面,本发明的特征在于有机感光体,该有机感光体包含导电基底和导电基底上的光导元件,该光导元件包含:
(a)聚合电荷转移化合物,通过具有上述结构式的化合物中的环氧基团与粘合剂中的活性官能团在该环氧官能团上键合而制备,反应可以直接或通过交联剂进行。在一些实施方案中,粘合剂的活性官能团选自羟基、羧基、氨基和硫醇;和
(b)电荷生成化合物。
本发明提供有机感光体用的电荷转移化合物,其特征是同时具有良好的机械性能和静电性能。这些感光体能够成功地用调色剂如液体调色剂产生高质量的图像。重复循环后还可以保持成像***的高质量。
从下面优选实施方案的描述和权利要求中,本发明的其它的特征和优点是显而易见的。
具体实施方式
具备合适性质的电荷转移化合物具有与至少一个芳基连接的腙基和(N,N-二取代)芳基胺基以及环氧基,该环氧基促进电荷转移化合物至少与一些聚合物粘合剂直接或通过连接基团结合。(N,N-二取代)芳基胺基还可以包含第二个腙基,该腙基任选与第二环氧基结合。通过其在电子照相所用有机感光体中的表现可以证明这些电荷转移材料具备合适的性质。尤其是,本发明的电荷转移材料具有高的电荷载流子迁移率和与各种粘合剂材料的良好的相容性,并且具有优良的电子照相性质。本发明的有机感光体一般具有高感光性,低残余电压,和在循环测试、结晶、及有机感光体弯曲和伸展方面的高稳定性。该有机感光体特别适用于激光打印机等和基于电子照相术的传真机、影印机、扫描仪和其它电子设备。在下文的激光打印机的应用中会更加详细描述这些电荷转移材料,尽管它们在其它基于电子照相技术操作的设备中的应用从下面的讨论可以总结出来。
为产生高质量的图像,特别是在多次循环之后,需要电荷转移材料与聚合物粘合剂一起形成均匀的溶液,并且在有机感光体材料的工作周期在该材料中保持基本均匀的分布。另外,需要增加电荷转移材料能够接受的电荷量(用称为接受电压或“Vacc”的参数表示)和减少电荷放电时残留的电荷量(用称为放电电压或“Vdis”的参数表示)。
电荷转移材料可以分为电荷转移化合物或电子转移化合物。在电子照相术领域有许多已知的电荷转移化合物和电子转移化合物,电荷转移化合物非限制性的实例包括,例如二氢化吡唑衍生物,芴衍生物,噁二唑衍生物,均二苯代乙烯衍生物,烯胺衍生物,烯胺均二苯代乙烯衍生物,腙衍生物,咔唑腙衍生物,(N,N-二取代)芳基胺如三芳基胺、聚乙烯腙、聚乙烯芘、聚苊,或包括至少两个腙基和至少两个选自三苯胺的(N,N-二取代)芳基胺和杂环的多腙化合物,所述杂环如:咔唑、久洛尼定、吩噻嗪、吩嗪、吩噁嗪,吩氧硫杂环己二烯、噻唑、噁唑、异噁唑、二苯并(1,4)二噁烯、噻蒽、咪唑、苯并噻唑、苯并***、苯并噁唑、苯并咪唑、喹啉、异喹啉、喹喔啉、吲哚、吲唑、吡咯、嘌呤、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、***、噁二唑、四唑、噻二唑、苯并异噁唑、苯并异噻唑、二苯并呋喃、硫芴、噻吩、硫茚、喹唑啉或邻二氮萘。
电子转移化合物的非限制性的例子包括,例如溴代苯胺(bromoanil),四氰乙烯,四氰基醌二甲烷,2,4,7-三硝基-9-芴酮,2,4,5,7-四硝基-9-芴酮,2,4,5,7-四硝基呫吨酮,2,4,8-三硝基噻吨酮,2,6,8-三硝基茚并-吲哚并[1,2-b]噻吩-4-酮,和1,3,7-三硝基二苯并噻吩-5,5-二氧化物,(2,3-联苯基-1-亚茚基)丙二腈,4H-噻喃-1,1-二氧化物及其衍生物,如4-二氰基亚甲基-2,6-联苯基-4H-噻喃-1,1-二氧化物,4-二氰基亚甲基-2,6-二-间甲苯基-4H-噻喃-1,1-二氧化物和不对称取代的2,6-二芳基-4H-噻喃-1,1-二氧化物,例如4H-1,1-二氧代-2-(对-异丙基苯基)-6-苯基-4-(二氰基亚甲基)噻喃和4H-1,1-二氧代-2-(对-异丙基苯基)-6-(2-噻吩基)-4-(二氰基亚甲基)噻喃,磷杂-2,5-环己二烯衍生物,烷氧基羰基-9-芴亚基)丙二腈衍生物,例如(4-正丁氧基羰基-9-芴亚基)丙二腈、(4-苯乙氧基羰基-9-芴亚基)丙二腈、(4-carbitoxy-9-芴亚基)丙二腈,和4-正丁氧基羰基-2,7-二硝基-9-芴亚基)丙二酸二乙酯,蒽醌二甲烷衍生物,例如11,11,12,12-四氰基-2-烷基蒽醌二甲烷和11,11-二氰基-12,12-二(乙氧羰基)蒽醌二甲烷,蒽酮衍生物,例如1-氯-10-[二(乙氧羰基)亚甲基]蒽酮、1,8-二氯-10-[二(乙氧羰基)亚甲基]蒽酮、1,8-二羟基-10-[二(乙氧羰基)亚甲基]蒽酮,和1-氰基-10-[二(乙氧羰基)亚甲基]蒽酮、7-硝基-2-氮杂-9-芴亚基-丙二腈,二苯醌衍生物,苯醌衍生物,萘醌衍生物,奎宁衍生物,四氰基亚乙基氰基亚乙基,2,4,8-三硝基噻吨酮,二硝基苯衍生物,二硝基蒽衍生物,二硝基丫啶衍生物,硝基蒽醌衍生物,二硝基蒽醌衍生物,琥珀酸酐,马来酐,二溴马来酐,芘衍生物,咔唑衍生物,腙衍生物,N,N-二烷基苯胺衍生物,二苯胺衍生物,三苯胺衍生物,三苯甲烷衍生物,四氰基醌二甲烷,2,4,5,7-四硝基-9-芴酮,2,4,7-三硝基-9-二氰基亚甲基芴酮、2,4,5,7-四硝基呫吨酮衍生物和2,4,8-三硝基噻吨酮衍生物。在一些重要的实施方案中,电子转移化合物包含(烷氧羰基-9-亚芴基)丙二腈衍生物,如(4-正-丁氧基羰基-9-亚芴基)丙二腈。
虽然已经有很多可以应用的电荷转移材料,但还需要其它电荷转移材料以满足具体的电子照相应用中的各种要求。
在电子照相应用中,有机感光体中的电荷生成化合物吸收光形成电子-空穴对。在适当的时间范围内,在大电场下的电子和空穴被转移,使得产生该电场的表面电荷局部放电。电场特定位置的放电最终形成与光绘制的图案基本匹配的表面电荷图案,。然后电荷图案可用于引导调色剂的沉积。在此描述的电荷转移材料对迁移电荷特别有效,尤其对来自电荷生成化合物形成的电子-空穴对的空穴。在一些实施方案中,特定的电子转移材料或电荷转移化合物也可与本发明的电荷转移材料一起使用。
一层或多层包含电荷生成化合物和电荷转移化合物的材料是在有机感光体内部。为应用有机感光体打印二维图像,有机感光体具有用于形成至少部分图像的二维表面。然后通过循环有机感光体继续成像过程以形成完整图像,和/或用于后成的图像的处理。
有机感光物可以是平板、柔性带、盘,刚性鼓,或包围刚性或屈性鼓的片形式,等等。电荷转移材料可以与电荷生成化合物在同一层,和/或与电荷生成化合物在不同的层。如下文所述,还可以使用附加层。
在一些实施方案中,有机感光体材料包括,例如,(a)包含电荷转移材料和聚合物粘合剂的电荷转移层;(b)包含电荷生成化合物和聚合物粘合剂的电荷生成层;(c)导电基底。电荷转移层可以处于电荷生成层和导电基底中间,或者,电荷生成层也可以处于电荷转移层和导电基底中间。在另外的实施方案中,有机感光体材料为电荷转移材料和电荷生成化合物在聚合物粘合剂之中的单层。
有机感光体可以***到电子照相装置中,如激光打印机中。在这些设备中,图像由物理实体形成,并且转换成光图像,记录在有机感光体上面形成表面潜像。有机感光体表面上的表面潜像可用于吸收调色剂,调色图象与投射在有机感光体上的光图象相同或相反。调色剂可以是液体调色剂或固体调色剂。调色剂接下来被转移,从有机感光体的表面转移到接收表面,如纸张。调色剂转移后,表面被放电,之后材料准备再次循环。成像装置还可以包括,例如,多个用来传送纸接受介质和/或移动感光体的支撑辊,适用于光学成像的光成像元件,光源,如激光,调色剂源及传送***和适当的控制***。
电子照相成像方法通常包括:(a)将电荷施加到上述有机感光体的表面上;(b)将有机感光体表面辐射曝光成像以消除所选区域的电荷,从而在表面上形成带电和不带电区域的图形;(c)将表面暴露于调色剂中以吸引调色剂沉积到有机感光体的带电或放电区域,调色剂如液体调色剂包括在有机液体中的着色剂颗粒分散体,用于生成调色图像;和(d)转移调色图像到基底上。
本发明的特征在于有机感光体,包含具有下式的电荷转移化合物:
Figure A20041006402400181
R1是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;
R2包含(N,N-二取代)芳基胺基,如对-(N,N-二取代)芳基胺基(例如三苯胺),咔唑基或久洛尼定基;
R3包含环氧基;
R4是H,芳香基,烷基,烯基,或杂环基;和
X是第一个连接基团,如-(CH2)m-基,其中,m是位于1和30之间的整数,包括端值在内,并且一个或多个亚甲基任选被O、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O取代,杂环基,芳香基,尿烷,脲,酯基,NR5基,CR6或CR7R8基,其中R5、R6、R7和R8彼此独立为化学键,H,羟基,硫醇,羧基,氨基,烷基,烯基,杂环基,芳香基,或环基的一部分。
连接基团X可以是脂族、芳族或脂族、芳族的混合基团。在一些实施方案中,上式R2中的(N,N-二取代)芳香胺基可以包括一个或多个环氧腙基,结构式是:
其中R1’是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;
R4’是H,烷基,烯基,芳香基,或杂环基;
R3’包含环氧基,羟基,硫醇基,羧基,或胺基;和
X’是第二连接基团,如,-(CH2)n-基,其中,n是位于1和30之间的整数,包括端值在内,并且一个或多个亚甲基任选被O、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O取代,杂环基,芳香基,尿烷,脲,酯基,NR9基,CR10或CR11R12基,其中R9、R10、R11和R12彼此独立为化学键,H,羟基,硫醇,羧基,氨基,烷基,烯基,杂环基,芳香基,或环基的一部分;
当形成有机感光体时,环氧基可以与或不与粘合剂的官能团或交联剂反应,该交联剂交联电荷转移化合物与粘合剂。适当的交联剂具有能与环氧基和粘合剂的官能团反应的合适的多重官能度。
芳香基是任何包含4n+2π-电子的共轭环系。有许多标准可用于确定芳香性。一种广泛采用的芳香性的定量评价标准是共振能。在一些实施方案中,芳香基的共振能至少是10KJ/mol。在另外的实施方案中,芳香基的共振能大于0KJ/mol。芳香基可分类为在4n+2π-电子环中包含至少一个杂原子的芳香杂环基,或在4n+2π-电子环中不包含杂环原子的芳基。芳基可以包括芳香杂环基和芳基的组合。尽管如此,芳香杂环基或芳基在连接到4n+2π-电子环上的取代基中可以含至少一个杂原子。而且,芳香杂环基或芳基可以包含单环或多环(如双环,三环等)。
芳香杂环基非限制的例子是呋喃基,噻吩基,吡咯基,吲哚基,咔唑基,苯并呋喃基,苯并噻吩基,二苯并呋喃基,二苯并噻吩基,吡啶基,哒嗪基,嘧啶基,吡嗪基,三嗪基,四嗪基,petazinyl,喹啉基,异喹啉基,磷二氮杂萘基(cinnolinyl),2,3-二氮杂萘基,喹唑啉基,喹喔啉,萘基吡啶基(naphthpyridinyl),蝶啶基,吖啶基,菲啶基,菲咯啉基,anthyridinyl,嘌呤基,蝶啶基(重复了),咯嗪基,吩嗪基,吩噻嗪基,吩呃嗪,氧硫杂环己二烯基,二苯(1,4)二杂环己烯,噻蒽基,和它们的组合。芳香杂环基也可以包括或通过化学键(如在二咔唑基中),或通过连接基团(如在1,6-二(10H-10-吩噻嗪基)己烷中)结合到一起的上述芳香杂环基的任意组合。连接基团可以包含脂肪基,芳香基,杂环基,或其组合。此外,连接基团里的脂肪基或芳香基可以包含至少一个杂原子如O,S和N。
芳基非限制性的例子是苯基,萘基,苯甲基,或二苯乙炔基,联六苯基,菲基,蒽基,蔻基,和二苯乙炔基苯基。苯基也可以包括上述通过化学键(如在联二苯中)或连接基团(如在芪基,二苯基,砜,芳基胺基团中)结合到一起的芳香基的任意组合。连接基团可以含有脂肪族基团,芳族基团,杂环基团,或它们的组合。此外,连接基团里的脂肪族基团或芳香基团可以包含至少一个杂原子如O,S,和N。
在化学基团上允许不受限制地取代,从而影响化合物的各种物理性能,如本领域通常所知的流动性、灵敏性、溶解度、稳定性、等等。在化学取代基的描述中,有一些本领域通用的习惯反映在语言的使用中。术语基团表示从种属上列举的化学实体(如烃基基团,苯基基团,久洛尼定基团,咔唑基团,(N,N-二取代)芳基胺基团等),其上可能具有与该基团的化学键结构一致的任何取代基。例如,当使用术语“烷基”时,该术语不仅包含未取代的线性、支链和环烃基,例如甲基,乙基,异丙基,叔丁基,环己基,十二烷基,等等,还包括具有至少一个杂原子的取代基,如3-乙氧基丙基,4-(N-乙胺基)丁基,3-羟基戊基,2-硫醇己基,1,2,3-三溴丙基,等等。但是,尽管与上述术语一致,会改变基本基团的基本化学键结构的取代基不包含在该术语内。例如,在描述苯基时,如1-氨基苯基,2,4-二羟基苯苯,1,3,5-三苯硫基,1,3,5-三甲氧基苯基等取代是该术语范围内可接受的,而1,1,2,2,3,3-六甲基苯基的取代将不被接受,因为该取代需要苯基的环键结构被改变成非芳香形式。同样,当涉及环氧基团时,被提及的化合物或取代基包括未根本改变结构式中环氧环化学性质的任何取代。当涉及(N,N-二取代)芳基胺基团时,连接到氮上的两个取代基可以是任何在实质上不改变(N,N-二取代)芳基胺基团化学性质的基团。当使用术语部分时,如烷基部分或苯基部分,该术语表示化学材料是未被取代的。当使用术语烷基部分时,该术语仅代表未取代的烃基基团,无论该基团是支链,直链,或环状的。
有机感光体
有机感光体是例如平板、柔性带、柔性盘,片,刚性鼓,或包围刚性或屈性鼓的片形式,柔性带和刚性鼓的形式通常用于商业上的实施方案中。有机感光体可包含例如导电基底和在导电基底上的一层或多层形式的光导元件。光导元件包含在聚合物粘合剂中的电荷转移材料和电荷生成化合物,它们可以在同一层,也可以不在同一层,在一些实施方案中,还包含第二电荷转移材料,如电荷转移化合物或电子转移化合物。例如,电荷转移材料和电荷生成材料可以在一个单层中。然而在其它的实施方案中,光导元件包含以电荷生成层和分离的转移电荷转移层为特征的双层结构。电荷转移层可以处于电荷生成层和导电基底中间。或者,光导元件也可以具有电荷生成层处于电荷转移层和导电基底中间的结构。
导电基底是可以是柔性的,例如柔性网或带的形式,或者非柔性的,例如鼓的形式。鼓具有中空的圆柱结构,其上装备有驱动鼓并使鼓在成像过程中转动的附属结构。通常,柔性导电基底包含电绝缘基底和导电材料薄层,光导材料涂覆于导电材料薄层上。
导电基底可以是纸或聚合物如聚酯例如聚对苯二甲酸乙二酯、或聚萘二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、聚砜、聚丙烯、尼龙、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯树脂、聚氟乙烯、聚苯乙烯等形成的膜。用作支撑基底的聚合物的具体例子包括例如:聚醚砜(STABARTM S-100,得自ICI)、聚氟乙烯(TEDLARTM,得自E.I.DuPont de Nemours&Company)、聚双酚-A聚碳酸酯(MAKROFOLTM,得自Mobay Chemical公司)、以及无定形的聚对苯二甲酸二乙酯(MELINARTM,得自ICI Americas公司)。导电材料可以是石墨、分散的碳黑、碘、导电聚合物如聚吡咯和Calgon导电聚合物261(购自CalgonCorporation,Inc.,Pittsburgh,Pa.)、金属如铝、钛、铬、黄铜、金、铜、钯、镍或不锈钢,或者金属氧化物如氧化锡或氧化铟。在特别重要的实施方案中,导电材料为铝。通常,光导体基底的厚度要足以能提供所需的机械稳定性。例如,柔性网状基底的厚度通常为大约0.01到1mm,而鼓形基底的厚度为大约0.5到大约2mm。
电荷生成化合物是能够吸收光以产生电荷载流子的材料,如染料或颜料。适宜的电荷生成化合物非限制性的例子包括,例如,空心酞菁(例如ELA8034,空心酞菁,得自H.W.Sands,Inc.or Sanyo Color Works,Ltd.,CGM-X01),金属酞菁如钛酞菁、铜酞菁、氧化钛酞菁(oxytitanium phthalocyanine)(也称作钛氧钛菁(titanyl oxyphalocyanine),并且包括任何结晶相或能够起电荷生成化合物作用的结晶相的混合物)、氢氧化镓酞菁,squarylium染料和颜料,羟基取代的squarylium颜料,二萘嵌苯酰亚胺(perylimides),得自AlliedChemical公司,商品名称为INDOFASTTM Double Scarlet、INDOFASTTMViolet Lake B、INDOFASTTM Brilliant Scarlet和INDOFASTTM Orange的多核苯醌,得自DuPont,商品名为MONASTRAL TM Red、MONASTRAL TM Violet和MONASTRALTM Red Y的喹吖酮,包括perinones、四苯并卟啉和四萘亚甲基卟啉的萘1,4,5,8-四羧酸衍生的颜料,靛青和硫靛染料,苯并噻吨衍生物,二萘嵌苯3,4,9,10四羧酸酯衍生颜料,包括双偶氮、三偶氮和四偶氮颜料的多氮颜料,甲川染料,含喹唑啉基团、叔胺、非晶硒、硒合金(如硒-碲、硒-碲-砷和硒-砷)、硫硒化镉、硒化镉、硫化镉以及它们的混合物的染料。对于一些实施方案,电荷生成化合物包含氧化钛酞菁(例如其任何状态),氢氧化镓酞菁或者它们的组合物。
本发明的光导层可任选包括第二电荷转移材料,其可以是电荷转移化合物,电子转移化合物或它们的组合。一般地,任何本领域已知的电荷转移化合物或电子转移化合物可以用做第二电荷转移材料。
电子转移化合物和紫外光稳定剂可具有协同关系以提供光导体内需要的电子流。紫外光稳定剂的存在改变了电子转移化合物的电子转移性能,从而提高了复合物的电子转移性能。紫外光稳定剂可以是紫外线吸收剂或捕获自由基的紫外线抑制剂。
紫外线吸收剂可以吸收紫外辐射并以热的形式释放。紫外线抑制剂被认为能捕获紫外光产生的自由基,随后再生活性稳定剂部分,释放出能量。由于电子转移化合物和紫外光稳定剂的协同关系,紫外光稳定剂的特殊的优点不在于它的紫外光稳定能力,尽管紫外光稳定能力在减少有机感光材料随时间降解方面有很有优势。包括电子转移化合物和紫外光稳定剂层的有机感光体的改良的协同性能具体描述在Zhu等2003年4月28日申请的题为“具光稳定剂的有机感光体”的共未审的美国专利申请中中,申请序列号是10/425,333在此引入作为参考。
适合的光稳定剂的非限制性例子包括例如受阻三烷基胺,如Tinuvin144和Tinuvin 292(得自Ciba Specialty Chemicals,Terrytown,NY),受阻烷氧基二烷基胺,如Tinuvin 123(得自Ciba Specialty Chemicals),苯并***,如Tinuvan 328,Tinuvin 900和Tinuvin 928(得自Ciba Specialty Chemicals),苯酮,如Sanduvor 3041(得自Clariant Corp.Charlotte,N.C.)镍化合物,如ARBESTABTM(得自Robinson Brothers Ltd,West Midlands,Great Britain),水杨酸盐,氰基肉桂酸盐,丙二酸亚苄酯,苯甲酸盐,草酰替苯胺,如Sanduvor VSU(得自Clariant Corp.,Charlotte,N.C),三嗪,如CyagardUV-1164(得自Cytec Industries Inc.,N.J.),聚合物空间位阻胺,如LUCHEMTM(得自atochem North America,Buffalo,NY)。在有些实施方案中,光稳定剂选自下式的受阻三烷基胺:
Figure A20041006402400231
其中R1、R2、R3、R4、R6、R7、R8、R10、R11、R12、R13、R14和R15彼此独立为氢、烷基,或酯基团,或醚基;和R5、R9和R14彼此独立为烷基;和X是连接基,选自-O-CO-(CH2)m-CO-O-,其中m是2至20的整数。
光导层可任选包含连接电荷转移化合物和粘合剂的交联剂。正如在各种文献中通常涉及的交联剂,包含多个官能团或至少一个显示出多重功能的官能团。具体地,适当的交联剂一般包括至少一个与环氧基团反应的官能团和至少一个与聚合物粘合剂的官能团反应的官能团。与环氧基团反应的适当的官能团非限制的例子包括羟基、硫醇、氨基基团,羧基基团,或它们的组合。在一些实施方案中,与聚合物粘合剂反应的交联剂的官能团与环氧基团不发生明显反应。通常本领域普通技术人员能够选择适当的交联剂官能团与聚合物粘合剂反应,或者类似地,本领域普通技术人员能够选择适当的聚合物粘合剂官能团与交联剂官能团反应。适宜的不与环氧基团反应的交联剂的官能团在可选择的条件下至少包括,例如,环氧基团,醛基和酮基。合适的能够与醛和酮反应的交联剂官能团包括例如胺。
在一些实施方案中,交联剂是环酸酐,至少是有效的双官能的。适当的环酸酐非限制的例子包括,例如,1,8-萘二羧基酸酐,甲叉丁二酸酐,戊二酸酐和柠康酸(citraconic anhydride)酐,反丁烯二酸酐,苯二甲酸酐,异酞酸酐,和具马来酸酐对苯二酸酐和具特殊重要性的苯二甲酸酐。
粘合剂一般能够分散或溶解电荷转移化合物(在电荷转移层或单层结构的情况下)和/或电荷生成化合物(在电荷生成层或单层结构的情况下)。对电荷生成层和电荷转移层都合适的粘合剂的例子一般包括,例如聚苯乙烯-共-丁二烯、聚苯乙烯-共-丙烯腈改性丙烯酸聚合物、聚乙烯乙酸酯、苯乙烯-醇酸树脂、豆烷基树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、苯乙烯聚合物、聚乙烯醇缩丁醛、醇酸树脂、聚酰胺、聚氨酯、聚酯、聚砜、聚醚、聚酮、苯氧树脂、环氧树脂、硅氧烷树脂、聚硅氧烷。聚(羟基醚)树脂、聚羟基苯乙烯树脂、线性酚醛清漆、聚(苯基缩水甘油醚)-共-二环戊二烯、在上述聚合物中所使用的单体的共聚物、以及它们的混合物。在一些实施方案中,粘合剂包含具有反应性的氢官能度,例如,羟基,硫醇,氨基基团,羧基基团,或其组合的聚合物。此聚合物能够与本发明的电荷转移化合物的环氧环反应,或能与交联剂的官能团,如环酸酐反应。在有机感光体中,聚合物的官能团能直接与环氧基团结合或间接地通过共反应交联剂反应,例如,与环酸酐基团形成相应的和可预料的反应产物。具有反应性官能度的适当的粘合剂包括,例如,聚乙烯丁缩醛,如得自Sekisui Chemical Co.Ltd.,Japan的BX-1和BX-5。
适用于任何单层或多层的任选的添加剂包括,如,抗氧化剂,偶合剂,分散剂,固化剂,表面活化剂,和及其组合物。
所有的光导元件通常具有约10微米到约45微米的厚度。在具有分离的电荷生成层和分离的电荷转移层的双层实施方案中,电荷生成层的厚度一般是从约0.5微米到约2微米,并且,电荷转移层的厚度是从约5微米到约35微米。在电荷转移材料和电荷生成化合物在同一层的实施方案中,具有电荷生成化合物和电荷转移组合物的层的厚度一般是从约7微米到约30微米。在具体的电子转移层的实施方案中,电子转移层的平均厚度是从约0.5微米到约10微米,在另外的实施方案中,电子转移层的平均厚度是从约1微米到约3微米。一般地,电子转移覆盖层能提高机械耐磨损性,提高抗载液和大气湿气的性能,降低由电晕气(corona gases)引起的感光体的降解。本领域普通技术人员会认可,在上述明确的范围内的其它的厚度范围是可以预料而且在目前公开的范围内。
通常对于在此描述的有机感光体,其电荷生成化合物占光导层总重量的约0.5wt%到约25wt%,在另外的实施方案中,其占总重量为约1wt%到约15wt%,而在其它的实施方案中占总重量从约2wt%到约10wt%。其电荷转移材料占光导层总重量的约10wt%到约80wt%,在另外的实施方案中,其占总重量为约35wt%到约60wt%,而在其它的实施方案中其占总重量为约45wt%到约55wt%。当存在任意第二电荷转移材料时,第二电荷转移材料占光导层总重量至少为约2wt%,在其它的实施方案中,其占总重量为约2.5wt%到约25wt%,而在另外的实施方案中,其占总重量为约4wt%到约20wt%。粘合剂占光导层总重量的约15wt%到约80wt%,在另外的实施方案中,其占总重量为约20wt%到约75wt%。本领域普通技术人员会认可,在明确的组合物范围内的其它范围是可以预料而且在目前公开的范围内。
对于具有分离的电荷生成层和电荷转移层的双层实施方案,电荷生成层一般包含粘合剂,粘合剂占电荷生成层总重量的约10wt%到约90wt%,在另外的实施方案中其占总重量为约15wt%到约80wt%,而在一些实施方案中其占约20wt%到约70wt%。如果在电荷生成层中含有任选的电荷转移材料,则一般占电荷生成层总重量的至少约2.5wt%,在另外的实施方案中,其占总重量为约4wt%到约30wt%,而在其它的实施方案中其占总重量为约10wt%到约25wt%。电荷转移层一般包含粘合剂,粘合剂占电荷转移层总重量的约20wt%到约70wt%,在另外的实施方案中,其占总重量为约30wt%到约50wt%。本领域的普通技术人员会认可,在上述明确的范围内对于双层实施方案中的粘合剂浓度的其它范围是可以预料而且在目前公开的范围内。
对于具有电荷生成化合物和电荷转移材料的单层实施方案,光导层一般包含粘合剂,电荷转移材料和电荷生成化合物。电荷生成化合物占光导层总重量的约0.05wt%到约25wt%,在具体的实施方案中,其占总重量为约2wt%到约15wt%。电荷转移材料占光导层总重量的约10wt%到约80wt%,在其它的实施方案中,其占总重量为约25wt%到约65wt%,在另外的实施方案中,其占总重量为约30wt%到约60wt%,并且在具体的实施方案中其占总重量为约35wt%到约55wt%,光导层中的剩余含量包含粘合剂,和任意的添加剂,如任何常规的添加剂。具有电荷生成化合物和电荷转移组合物的单层包含粘合剂,粘合剂占单层总重量的约10wt%到约75wt%,在其它的实施方案中,其占总重量为约20wt%到约60wt%,而在另外的实施方案中,其占总重量为约25wt%到约50wt%。具有电荷生成化合物和电荷转移材料的层可以任意包含第二电荷转移材料。当存在任意第二电荷转移材料时,第二电荷转移材料占光导层总重量至少为约2wt%,在另外的实施方案中,其占总重量为约4wt%到约30wt%。在其它的实施方案中,其占总重量为约10wt%到约25wt%。本领域普通技术人员会认可,在对上述层中明确的组合物范围内其它的组合物范围是可以预料而且在目前公开的范围内。
通常,具有电子转移化合物的任何层都可以有利地进一步包含紫外光稳定剂。具体地,电子转移层一般包含电子转移化合物,粘合剂,和任选的紫外光稳定剂。包含电子转移化合物的外涂层具体地描述在Zhu等人题为“具光稳定剂的有机感光体”的共未审的美国专利申请中,该专利申请序列号是10/425,333中,在此引入作为参考。例如,如上所述的电子转移化合物可以用于在此描述的光导体的释放层。电子转移层的电子转移化合物占电子转移层的总重量的10wt%到约50wt%,在其它的具体实施方案中,其占总重量的20wt%到约40wt。本领域普通技术人员会认可,在明确范围内组合物的其它范围是可以预料而且在目前公开的范围内。
在光导体的任意一层或多个合适层中如果存在紫外光稳定剂,其通常占所在特定层的总重量的0.5wt%到约25wt%,在一些实施方案中,其占总重量的1wt%到约10wt。本领域普通技术人员可以考虑到会认可,在明确的范围内组合物的其它范围是可以预料而且在目前公开的范围内。
例如,形成光导层可以通过在有机溶剂中分散或溶解各种成分,如一种或多种电荷生成化合物,本发明的电荷转移材料,第二电荷转移材料如电荷转移化合物或电子转移化合物,紫外光稳定剂,和在有机溶剂中的聚合物粘合剂,将该分散体或溶液涂覆在各个底层上并干燥涂层。具体地,各组分可通过高剪切均化作用、球磨、磨碎机磨、高能量珠(砂)磨或其它减少尺寸的方法或本领域公知的用于在形成分散体系中减小颗粒尺寸的混合法进行分散。
感光体也可以任选地具有一个或多个附加层。例如,附加层可以是亚层或涂覆层,如阻挡层,释放层,保护层,或粘结层。释放层或保护层可以形成光导元件的最上层。阻挡层可以是位于释放层和光导元件中的夹心层或用于涂覆光导元件。阻挡层提供保护,防止磨损和/或阻挡载液到底层。粘结层位于光导元件、阻挡层和释放层或其任意组合之间并提高它们之间的粘附力。亚层是电荷阻挡层,位于导电基底和光导元件中间。该亚层也可以提高导电基底和光导元件之间的粘附力。
适合的阻挡层包括如涂层,例如可交联的硅氧烷胶体二氧化硅涂层和羟基化的倍半氧化硅烷(silsesquioxane)-胶体氧化硅涂层;和有机粘结剂,诸如聚乙烯醇、甲基乙烯基醚/马来酐共聚物、酪蛋白、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸、明胶、淀粉、聚氨酯、聚酰亚胺、聚酯、聚酰胺、聚醋酸乙烯酯、聚氯乙稀、聚偏二氯乙稀、聚碳酸酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇乙酰缩乙醛、聚乙烯醇缩甲醛、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯基咔唑、在上述聚合物中所用单体的共聚物、氯乙烯/醋酸乙烯酯/乙烯醇三元共聚物、氯乙烯/醋酸乙烯酯/马来酸三元共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、氯乙烯/偏二氯乙烯共聚物、纤维素聚合物,以及这些物质的混合物。上述有机粘合剂可任选含小的无机颗粒,如锻制二氧化硅、硅石、二氧化钛、矾土、氧化锆或其组合。阻挡层在Woo等人题为“包括有机聚合物和氧化硅的光导元件的阻挡层”的美国专利6,001,522中被描述,在此引入作为参考。释放层外涂层(topcoat)可以包含任何本领域公知的释放层组合物。在一些实施方案中,释放层是氟化聚合物,硅氧烷聚合物,氟硅酮聚合物,硅烷,聚乙烯,聚丙烯,聚丙烯酸酯或其组合。释放层可以包含交联的聚合物。
释放层可以包含例如本领域公知的任何释放层组合物。在一些实施方案中,释放层包含氟化聚合物,硅氧烷聚合物,氟硅酮聚合物,聚硅烷,聚乙烯,聚丙烯,聚丙烯酸酯,聚合(甲基丙烯酸脂-共-异丁烯酸),氨基申酸树脂,氨基申酸环氧树脂,丙烯酸脂-氨基申酸树脂,氨基申酸聚丙烯树脂或其组合。在另外的实施方案中,释放层包含交联的聚合物。
保护层保护有机感光体免受化学和机械降解。保护层可以包含本领域已知的任何保护层组合物。在一些实施方案中,保护层是氟化聚合物,硅氧烷聚合物,氟硅酮聚合物,聚硅烷,聚乙烯,聚丙烯,聚丙烯酸酯,聚合(甲基丙烯酸脂-共-异丁烯酸),氨基申酸树脂,氨基申酸环氧树脂,丙烯酸脂-氨基申酸树脂,氨基申酸聚丙烯树脂或其组合。在特别重要的一些实施方案中,释放层包括交联的聚合物。
覆盖层可包含电子转移化合物,所述电子转移化合物如Zhu等人题为“具电子转移层的有机受体”的共未审的美国专利申请中所述,该申请提交于2003年3月25日,申请序列号为10/396,536,在此引入作为参考。例如,如上述的电子转移化合物可以用在本发明的释放层。覆盖层的电子转移化合物占释放层总重量的约2wt%到约50wt%,在其它的实施方案中,其占总重量的10wt%到约40wt%。本领域普通技术人员会认可,在明确的范围内组合物其它的范围是可以预料而且在目前公开的范围内。
一般地,粘结层包括成膜聚合物,如聚酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚(羟基氨基醚)等等。阻挡层和粘结层还描述在Ackley等人题“用于液体电子照相的有机感光体”的美国专利6,180,305中,在此引入作为参考。
亚层可包含例如聚乙烯缩丁醛,有机硅烷,水解硅烷,环氧树脂,聚酯,聚酰胺,聚氨酯,硅氧烷等等。在一些实施方案中,亚层具有大约20埃到大约20,000埃之间的干膜厚度。包含金属氧化物导电颗粒的亚层具有大约1微米到约25微米的厚度。本领域普通技术人员会认可,在明确的范围内组合物和厚度的其它的范围是可以预料而且在目前公开的范围内。
在此所述的电荷转移材料和含这些化合物的感光体适用于固体或液体调色剂显影的成像过程。例如,本领域公知的任何固体调色剂和液体调色剂可以用在本发明的过程和装置中。液体调色剂显影是理想的,因为与固体调色剂相比,其提供了较高的影像分辨率,并需要较少的能量用于图像定影。适当的液体调色剂的例子是本领域公知的。液体调色剂一般包含分散在载液中的调色剂颗粒。调色剂颗粒包括着色剂/颜料,树脂粘合剂,和/或电荷导向剂。在一些液体调色剂的实施方案中,树脂与颜料的比是1∶1到10∶1,在其它的实施方案中,两者之比为4∶1到8∶1。液体调色剂还描述在公开的美国专利申请2001/0128349,题为“包含稳定有机溶胶的墨水”,和2001/0086916,题为“包含处理的颜料颗粒的墨水”和美国专利6,649,316,题目“用于液体电子照相的相变显影剂”,三者在此引入作为参考。
电荷转移化合物
本发明的特征在于包含如下式的电荷转移化合物的有机感光体。
Figure A20041006402400291
R1是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;
R2包含(N,N-二取代)芳基胺基,如对-(N,N-二取代)芳基胺基(例如三苯胺),氮芴基或久洛尼定;
R3包含环氧基;
R4是H,芳香基,烷基,烯基,或杂环基;和
X是第一个连接基团,如-(CH2)m-基,其中,m是位于1和30之间的整数,包括端值在内,并且一个或多个亚甲基任选被O、S、N、C、B、P、C=O和O=S=O代替,杂环基,芳香基,尿烷,脲,酯基,NR5基,CR6或CR7R8基,其中R5、R6、R7和R8彼此独立为化学键,H,羟基,硫醇,羧基,氨基,烷基,烯基,杂环基,芳香基,或环基的一部分;
在一些实施方案中,式(1)R2中的(N,N-二取代)芳香胺基可以包括一个或多个如下式的环氧腙基:
其中R1’是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;
R3’包含环氧基,羟基,硫醇基,羧基,或胺基;
R4’是H,烷基,烯基,芳香基,或杂环基;和
X’是第二连接基团,如,-(CH2)n-基,其中,n是位于1和30之间的整数,包括端值在内,并且一个或多个亚甲基任选被O、S、N、C、B、P、C=O和O=S=O代替,杂环基,芳香基,尿烷,尿素,酯基,NR9基,CR10或CR11R12基,其中R9、R10、R11和R12彼此独立为化学键,H,羟基,硫醇,羧基,氨基,烷基,烯基,杂环基,芳香基,或环基的一部分;
当式(1)的R2包含R3’为环氧基团的式(1a)的环氧腙基时,式(1)的电荷转移化合物可以是对称的或不对称的。当R2是对称的,X和X’相同,R1和R1’相同,R3和R3’相同,R4和R4’相同时,式(1)的电荷转移化合物是对称的。当R2是不对称的,X和X’不相同,R1和R1’不相同,R3和R3’不相同,和/或R4和R4’不相同时,式(1)的电荷转移化合物是不对称的。
当具有式(1)结构的电荷转移化合物掺入有机感光体时,环氧基与适当的粘合剂的官能团反应。合适的聚合物官能团包括,如,羟基,硫醇,氨基,羧基,或它们的组合。与粘合剂如此交联稳定了有机感光体结构和电荷转移化合物在此结构中的分散。然而环氧官能度可能通过与粘合剂交联反应而被基本消除。环氧官能度的反应导致特殊的化学结构,该结构在与键合到粘合剂的原子或交联剂官能团的碳原子相隔一个碳原子的位置上有一个羟基,所述粘合剂原子或交联剂官能团涉及环氧官能团的亲核加成。特别是得到的化合物具有Y-CR13R14CR15OH-X结构,其中,Y是与交联剂或不与交联剂键合的粘合剂。为方便起见,键合的环氧官能度Y-CR13R14CR15OH-X在这里是指与包含具有桥联氧原子的环氧官能度基团一起的环氧基团。
连接基团X可以是脂肪族的,芳香烃的,或混合的脂肪族的芳香烃的基团。连接基团X可以是二价的,如脂肪族二价烃基团和芳香二价烃基团。连接基团X也可以是高于2价的更高化合价,如3,4,5价等。非限制的脂肪族二价烃基团的例子是-(CH2)m-,-(CHR)n-,或-(CR’R”)k,其中k,m和n分别为1到20的整数,并且R,R’,和R”分别是烷基。芳香二价烃基团的非限制例子如下式:
混合脂肪族-芳香烃的二价烃基团非限制的例子具有下列分子式:
其它化合物也可包括环脂族基团。
只要脂肪族二价烃基团的骨架内没有两个杂原子两邻,二价烃基团X也可以通过杂原子取代至少一个碳原子而包含括如N,S,和O的杂原子。二价烃基团非限制的例子可以具有如下通式:
Figure A20041006402400311
其中m是1到10的整数。
环氧基团R3和R3’分别具有下式结构:
Figure A20041006402400312
其中没有标记的化学键与结合到X上的化学键一致,R18是氢,烷基,或芳香基,R16和R17分别是氢,烷基,芳香基或,当稠合在一起时,这些原子必然形成5元,6元,或更高元脂环族环。
尤其是,本发明的式(1)内适当的电荷转移化合物的非限制的例子具有如下结构:
电荷转移化合物的合成
具有与环氧基团结合的腙的电荷转移化合物是通过形成所需取代腙而合成,所述取代腙在仲胺处与所选的X连接基团反应形成环氧基团。例如,在碱催化反应中芳香取代的仲胺与氯甲代氧丙环通过仲胺的活性氢反应在环氧基团和胺之间形成带-CH2-基(如X-基团)的环氧基团。其它的X基团可以下文描述的用适当的双官能反应物形成。腙是通过芳基取代肼与具有(N,N-二取代)芳基胺的醛或酮反应形成。
芳基取代肼提供上面的式(1)中的R1基团,以及(N,N-二取代)芳基胺取代醛或酮提供式(1)中的R2基团。在醛或酮与肼的反应中,醛或酮基团中的氧原子被双键碳替换。
尽管氯甲代氧丙环可用于形成X=-CH2-的环氧取代的化合物,其它的X基团也可通过例如使用具有卤素和烯基(C=C)或取代的烯基的双官能团形成。通过亲核取代卤素基团被腙的仲胺基的化学键代替。在环氧化反应中,烯基或取代烯基能够被转换成环氧基团,例如,在亲电子加成反应中与过苯甲酸或其它过氧酸反应。这样,通过引入具有卤化物和烯基/取代烯基的双官能团可以选择所需的X的性质。
或者,本发明的一些电荷转移化合物可以通过至少一种芳族醛或杂环醛与肼反应形成相应的芳族腙或杂环腙来制备。然后芳族腙或杂环腙与含有环氧基的有机卤化物反应形成相应的环氧电荷转移化合物。本发明中适当的包括环氧基的有机卤化物的非限制例子是表卤代醇,如氯甲代氧丙环。包含环氧基的有机卤化物也可以通过具有链烯烃基团的相应的有机卤化物的环氧化反应来制备。环氧化反应描述在Carey等所著的“高等有机化学,B部分:反应与合成”,纽约,1983,pp.494-498中,在此引入作为参考。具有链烯烃基团的有机卤化物也可以通过具有醛或酮的适当有机卤化物与Wittig试剂之间的Wittig反应来制备。Wittig和相关的反应描述在Carey等,“Advanced Organic Chemistry,Part B:反应与合成”,纽约,1983,pp.69-77,在此引入作为参考。然后,环氧化合物与硫氰酸铵在回流的四氢呋喃中反应提供本发明相应的thiiranyl化合物。
此外,本发明的一些电荷转移化合物可通过至少一种芳族醛或具有多个(2,3,4,5,6等)醛或酮基团的杂环化合物与肼反应分别地形成相应的芳基或杂环二腙、三腙和四腙来制备。多腙(也就是二腙,三腙,四腙,等)可以是对称的或不对称的,取决于具有多个醛或酮基团的芳基或杂环化合物是对称的或不对称的。或者,具有多个醛或酮基团的芳基或杂环能够与至少两个不同的肼在摩尔比为1∶1的条件下反应形成相应的不对称芳基或杂环二腙。然后对称的或不对称的多腙与具有环氧基团的有机卤化物反应形成相应的多环氧化合物,如双环氧化合物,三环氧化合物,四环氧化和物等。或者,对称的或不对称的多腙能与两个不同的包含环氧基团的有机卤化物以摩尔比1∶1∶1反应形成相应的不对称多环氧化合物。在一些实施方案中,使用具有羟基、硫醇、羧基、或胺基基团的卤代反应物引入连接基X’,其中卤素基团被连接腙的仲胺的化学键代替。这样,可以形成式(1a)中的非环氧基团R3’。
在一些实施方案中,第一步是久洛尼定、咔唑或对-(N,N-二取代)芳基胺化合物的甲酰化,形成相应的二甲酰基化合物。第二步是通过肼与二甲酰基化合物以摩尔比2∶1反应形成相应的二腙。最后一步是通过含环氧基团的有机卤化物如环氧氯丙烷与二甲酰基化合物的二腙反应形成本发明的相应的电荷转移化合物。
如上面提到的,环氧基团能够直接地或通过交联剂与聚合物粘合剂中的官能团进行反应。环氧基团与适当的官能团的反应具体描述在C.A.May编的“氧树脂化学和技术”,(Marcel Dekker,纽约,1988)和B.Ellis.编的“环氧树脂的化学和技术”,(Blackid Academic And Professional,伦敦,1993)中,两者在此引入作为参考。
所有的单取代肼,如苯基肼和甲基肼,可以用于本发明。它们中的大部分可以从商业上获得,如Aldrich,Milwaukee,WI。其它一些对本发明有用的肼及其来源在下面描述。
4-甲基磺酰基苯肼(登记号877-66-7)
4-甲基磺酰基苯肼购自Fisher Scientific USA,Pittsburgh,PA(1-800-766-7000)。
1,1’-(磺酰二-4,4-亚苯基)二肼(登记号14052-65-4)
1,1’-(磺酰二-4,4-亚苯基)二肼二氢氯化物购自Vitas-M,Moscow,Russia;(电话+7(095)939-5737)
芳基醛
用于与腙反应的代表性的芳基醛可以如下获得。
久洛尼定醛的合成
久洛尼定(100g,0.6mol,购自Aldrich Chiemicals Co,Milwaukee,WI53201)在500ml三口圆底烧瓶中溶于二甲基甲酰胺(DMF)(200ml,购自Aldrich)。烧瓶在冰浴中冷却到0℃。滴入三氯氧化磷(POCl3)(107g,0.7mol,购自Aldrich),同时保持温度在5℃以下。当三氯氧化磷完全加入后,将烧瓶升至室温,然后放在蒸汽浴中搅拌1小时,再将烧瓶冷却到室温,向溶液中缓慢加入大量过量的蒸馏水并充分搅动。持续搅动2小时,将固体滤出并用水反复地洗涤直到洗滤水的pH变为中性。产物在真空烘箱中50℃下干燥4小时。
其它芳基醛
适宜的市售(N,N-二取代)芳基胺醛购自Aldrich(Milwaukee,WI),包括如二苯基氨基苯(甲)醛((C6H5)2NC6H4CHO)和9-乙基-3-咔唑羧基醛。还有N-芳基-3,6-二甲酰基咔唑,其合成也描述在下文的实施例中。
腙的合成
肼与适当的芳族醛或酮反应形成所需的腙电荷转移化合物。反应被适当量的浓酸,特别是硫酸催化。在催化量的酸中混合肼和芳基醛后,回流该混合物约2小时到约16小时。初始产物可以通过重结晶纯化。选自上述分子式的化合物的合成描述在下面的实施例中,在此所述的其它化合物可以类似合成。
在一些实施方案中,如上面提到的肼可以通过形成酸化的氢氯化物来获得。对于这些实施方案,肼氢氯化物能够与水合碱式碳酸盐在搅拌条件下反应。可以加入过量的碱式碳酸盐,如对于一摩尔肼氢氯化物的实施方案,每摩尔肼加入1.2摩尔碳酸钾,对于一摩尔肼二氢氯化物的实施方案,每摩尔肼加入2.4摩尔碳酸钾。一些具体的实施例在下面进行描述。
与交联剂的反应
通常,电荷转移化合物与粘合剂和有机感光体的特定层的任何其它成分结合形成特殊层。如果用交联剂,可在结合其它成分前先将交联剂与电荷转移化合物或聚合物粘合剂反应。本领域普通技术人员能够估计适当的反应顺序,如同时或按顺序结合所有成分以形成具有需要性质的层。
通过下面的实施例来具体描述本发明。
实施例
实施例1-电荷迁移(charge transfer)化合物的制备
本实施例描述了上述的5个电荷迁移化合物的合成。尤其描述了对应于上面结构式中的化合物(2)、(4)、(6)、(9)和(12)的合成。
化合物(2)的制备
苯肼(0.1mol,购自Aldrich,Milwaukee,WI)和4-(二苯胺)苯甲醛(0.1mol,得自Fluka,Buchs SG,Switzerland)在配置有回流冷凝器和机械搅拌器的250ml三口圆底烧瓶中溶于100ml异丙醇。溶液回流2小时。薄层色谱表明原材料已消失。反应到最后,该混合物被冷却到室温。静置形成的4-(二苯胺)苯甲醛苯腙晶体被过滤出来并用异丙醇冲洗,然后在真空烘箱中50℃下干燥6小时。
4-(二苯胺)苯甲醛苯腙(3.6g,0.01mol),85%粉状氢氧化钾(2.0g,0.03mol)和无水碳酸钾在25ml氯甲代氧丙环中的混合物在50-60℃剧烈搅拌1.5-2小时。用薄层色谱法在硅胶60 F254板(购自Merck,Whitehousestation,NJ)上监测反应的过程,体积比为1∶4的丙酮和己烷混合液作洗脱液。在反应终止后,将该混合物冷却到室温,用醚稀释,用水洗涤,直到洗滤液为pH中性。有机层用无水硫酸镁干燥,经活性炭处理并过滤。除去醚,剩余物溶解在用体积比为1∶4的甲苯和异丙醇的混合液中。将静置形成的结晶过滤出来,用异丙醇洗涤,得到3.0g产物(71.4%,产率),熔点为141-142.5℃。该产物从体积比为1∶1的甲苯和异丙醇混合液中重结晶。产物在CDCl3中用1H-NMR谱(250MHz)进行表征,化学位移(δ,ppm)为:7.65-6.98(m,19H);6.93(t,J=7.2Hz,1H);4.35(dd,1H);3.99(dd,1H);3.26(m,1H);2.84(dd,1H);2.62(dd,1H);元素分析得到的重量百分比是:%C=80.02,%H=6.31,%N=9.91,与C28H25N3O的计算值相当,该计算值为%C=80.16,%H=6.01,%N=10.02。
化合物(4)的制备
苯肼(0.1mol,购自Aldrich,Milwaukee,WI)和4-(4,4’-二甲基二苯胺)苯甲醛(0.1mol,Syntec GmbH,Germany)在配置有回流冷凝器和机械搅拌器的250ml三口圆底烧瓶中溶于100ml异丙醇。溶液回流2小时。薄层色谱表明原材料已消失。反应到最后,混合物被冷却到室温。静置形成的4-(4,4’-二甲基二苯胺)苯甲醛苯腙晶体被过滤出来并用异丙醇冲洗,然后在真空烘箱中50℃下干燥6小时。
4-(4,4’-二甲基二苯胺)苯甲醛苯腙(3.9g,0.01mol),85%粉状氢氧化钾(2.0g,0.03mol)和无水碳酸钾在25ml氯甲代氧丙环中的混合物在50-60℃剧烈搅拌1.5-2小时。用薄层色谱法在硅胶60 F254板(购自Merck,Whitehouse station,NJ)上监测反应的过程,体积比为1∶4的丙酮和己烷混合液作为洗脱液。在反应终止后,将混合物冷却到室温,用水洗涤,直到洗滤液为pH中性。有机层通过无水硫酸镁干燥,用活性炭处理并过滤。除去醚,剩余物通过甲苯重结晶,然后采用柱层析(硅胶Merck grade 9385,60埃,Aldrich;体积比为1∶4的酮和己烷的溶液做洗脱液)分离进行纯化。化合物4的产率是65.5%。产物在CDCl3中用1H-NMR谱(400MHz)进行表征,化学位移(δ,ppm)为:7.62(s,1H);7.55-6.90(m,17H);4.35(dd,1H);3.98(dd,1H);3.27(m,1H);2.85(dd,1H);2.63(dd,1H);2.32(s,6H)。元素分析得到的重量百分比是:%C=80.42,%H=6.41,%N=9.21,与C30H29N3O的计算值相当,该计算值为%C=80.51,%H=6.53,%N=9.39。
化合物(6)的制备
苯肼(0.1mol,购自Aldrich,Milwaukee,WI)和9-乙基-3-咔唑羧基醛(carboxaldehyde)(0.1mol,得自Aldrich,Milwaukee,WI)在配置有回流冷凝器和机械搅拌器的250ml三口圆底烧瓶中溶于100ml异丙醇。溶液回流2小时。薄层色谱法表明原材料已消失。反应到最后,混合物被冷却到室温。静置形成的结晶被过滤出来并用异丙醇冲洗,然后在真空烘箱中50℃下干燥6小时。
9-乙基-3-咔唑羧基醛苯腙(3.1g,0.01mol),85%粉状氢氧化钾(2.0g,0.03mol)和无水碳酸钾在25ml氯甲代氧丙环中50-60℃下剧烈搅拌1.5-2小时。用薄层色谱法在硅胶60 F254板(购自Merck,Whitehouse station,NJ)上监测反应的过程,体积比为1∶4的丙酮和己烷混合液作为洗脱液。在反应终止后,将混合物冷却到室温,用醚稀释,并用水洗,直到洗液为中性pH值。有机层过无水硫酸镁干燥,用活性炭处理并过滤。醚被除去,剩余物溶解在用体积比为1∶1的甲苯和异丙醇的混合液中。将静置形成的结晶过滤出来,用异丙醇洗涤,得到3.0g产物(81.2%,产率),熔点为136-137℃。该产物从体积比为1∶1的甲苯和异丙醇混合液中重结晶。产物在CDCl3中用1H-NMR谱(250MHz)进行表征,化学位移(δ,ppm)为:8.35(s,1H);8.14(d,J=7.8Hz,1H);7.93(d,J=7.6Hz,1H);7.90(s,1H);7.5-7.20(m,8H);6.96(t,J=7.2Hz,1H);4.37(m,3H);4.04(dd,J1=4.3Hz,J2=16.4Hz,1H);3.32(m,1H);2.88(dd,1H);2.69(dd,1H);1.44(t,J=7.2Hz,3H);元素分析得到的重量百分比是:%C=78.32,%H=6.41,%N=11.55,与C24H23N3O的计算值相当,该计算值为%C=78.02,%H=6.28,%N=11.37。
化合物(9)的制备
271ml的DMF(3.5mol)加入到配置有机械搅拌器、温度计和附加漏斗的1升三口圆底烧瓶中,将溶液放在盐/冰浴中冷却,当烧瓶中的温度达到0℃时,缓缓加入326ml的POCl3(3.5mol)。在POCl3加入的过程中,烧瓶内的温度不允许超过5℃。加完POCl3后,令反应混合物升至室温,之后加入含N-乙基咔唑(93g)的70ml DMF,用加热套将烧瓶加热到90℃并保持24小时。然后反应混合物冷却到室温,将其缓缓加入到冷却的盛有溶有820g乙酸钠的2升水的溶液的4.5升烧杯中。烧杯在冰浴中冷却并搅拌3小时。获得的褐色固体过滤出来并用水反复洗涤,然后用少量的乙醇(50ml)洗。洗涤后,得到的产物用活性炭从甲苯中重结晶一次,然后在真空烘箱中70℃下加热6小时获得55g(产率46%)的N-乙基-3,6-二甲酰基咔唑。产物在CDCl3中用1H-NMR谱(250MHz)进行表征,化学位移(δ,ppm)为:10.12(s,2H);8.36(s,2H);8.07(d,2H);7.53(d,2H);4.45(m,3H);1.53*t,3H)。
苯肼(0.2mol,购自Aldrich,Milwaukee,WI)和N-乙基-3,6-二甲酰基咔唑(0.1mol)在配置有回流冷凝器和机械搅拌器的250ml三口圆底烧瓶中溶于100ml体积比1∶1的甲苯和THF混合液。溶液回流2小时。薄层色谱法表明原材料已消失。反应到最后,混合物被冷却到室温。静置形成的N-乙基-3,6-二甲酰基咔唑二苯基咔唑结晶被过滤出来并用异丙醇冲洗,然后在真空烘箱中50℃下干燥6小时。产物没有进行进一步的纯化,直接用于下一步反应。
N-乙基-3,6-二甲酰基咔唑二苯基咔唑(4.3g,0.01mol),85%粉状氢氧化钾(2.0g,0.03mol)和无水碳酸钾在25ml氯甲代氧丙环中50-60℃下剧烈搅拌1.5-2小时。用薄层色谱法在硅胶60 F254板(购自Merck,Whitehousestation,NJ)上监测反应的过程,体积比为1∶4的丙酮和己烷混合液作为洗脱液。在反应终止后,将混合物冷却到室温,用***稀释,并用水洗涤,直到洗滤液为pH中性。有机层通过无水硫酸镁干燥,用活性炭处理并过滤。除去醚,剩余物通过甲苯重结晶,然后用柱层析(硅胶Merck grade 9385,60埃,Aldrich;体积比为1∶4的丙酮和己烷的溶液做洗脱液)分离进行纯化。化合物9的产率是68.5%。熔点为119-120℃(从甲苯中重结晶)。产物在CDCl3中用1H-NMR谱(100MHz)进行表征,化学位移(δ,ppm)为:8.5-7.8(m,8H);7.6-7.2(m,8H);7.0(m,2H);4.55(m,6H);3.3(m,2H);2.9(dd,2H);2.65(dd,2H);1.4(t,3H)。元素分析得到的重量百分比是:%C=75.01,%H=6.91,%N=12.68,与C41H46N6O的计算值相当,该计算值为%C=75.20,%H=7.08,%N=12.83。
化合物(12)的制备
二甲基甲酰胺(DMF,271ml,3.5mol,购自Aldrich,Milwaukee,WI)加入到配置有机械搅拌器,温度计和滴液漏斗的1升三口圆底烧瓶中。将烧瓶中的DMF溶液放在盐/冰浴中冷却。当烧瓶中的温度达到0℃时,通过滴液漏斗将氯氧化磷(POCl3,326ml,3.5mol,得自Aldrich,Milwaukee,WI)缓缓加入烧瓶中。在POCl3加入的过程中,烧瓶内的温度不允许超过5℃。在加完POCl3后,允许反应混合物的加热到室温。加入三苯胺(127g,0.5mol,得自Aldrich,Milwaukee,WI),然后用加热套将烧瓶加热到90℃维持24小时。待反应混合物冷却到室温,将其缓缓加入到冷却的盛有溶有820g乙酸钠的2升水的溶液的4.5升的烧杯中,并在冰浴中冷却并搅拌3小时。获得的褐色固体过滤出来并用水反复洗涤,最后用少量的乙醇(50ml)洗。形成的产物4-(4-甲酰二苯胺)苯肼结晶用活性炭从甲苯和异丙醇的混合物中重结晶一次,然后在真空烘箱中50℃下干燥6小时。产量是86g(55%)。
4-(4-甲酰二苯胺)苯肼(60g,0.2mol,上一步骤制备的)和250ml四氢呋喃加入到配置有回流冷凝器和机械搅拌器的500ml二口圆底烧瓶中。加热混合物,直到固体溶解,然后,使用滴液漏斗将47ml N-苯肼在50ml四氢呋喃中的溶液缓缓滴入。烧瓶回流(约10分钟)直到4-(4-甲酰二苯胺)苯肼消失。反应到最后,混合物被缓慢冷却到室温。过滤出固体,用异丙醇洗涤,在300℃下真空干燥6小时。产物是4-(4-甲酰二苯胺)苯甲醛的二(N-苯基)腙。产量是80g(84%)。
4-(4-甲酰二苯胺)苯甲醛的二(N-苯基)腙(77g,0.16mol,由上一步制备)和氯甲代氧丙环(283ml,3.6mol,得自Merck,Whitehouse station,NJ)加入到配置有回流冷凝器、机械搅拌器和温度计的1000ml三口圆底烧瓶中。反应混合物在35-40℃剧烈搅拌7小时。在反应混合物搅拌期间,分三批加入粉状氢氧化钾(85%,79g,1.2mol)和无水硫酸钠(18.1g,0.14mol),同时保持反应温度在20-25℃。在反应终止后,将混合物冷却到室温然后过滤。有机相用***处理,并用蒸馏水洗涤,直到洗滤液为pH中性。有机相通过无水硫酸镁干燥,用活性炭处理并过滤。除去溶剂,剩余物溶解于90ml甲苯中。将静置形成的结晶过滤出来,并用2-丙醇洗涤,得到45g(47%)的4-(4-甲酰二苯胺)苯甲醛二(N-2,3-环氧丙基-N-苯基)腙。熔点是163.5-165℃(从甲苯中重结晶)。产物在CDCl3中用1H-NMR谱(100MHz)进行表征,化学位移(δ,ppm)为:7.8-6.8(m,25H,Ar);4.5-4.2(dd,2H,NCH2的一个质子);4.1-3.8(dd,2H,NCH2的另一个质子);3.2(m,2H,CH);2.8(dd,2H,OCH2的一个质子);和2.7-2.5(dd,2H,OCH2的另一个质子)。元素分析得到的重量百分比是:%C=76.71,%H=5.91,%N=11.70,与C38H35N5O2的计算值相当,该计算值为%C=76.87,%H=5.94,%N=11.80。
化合物(13)的制备
将271ml二甲基甲酰胺(DMF)(3.5mol)加入到配置有机械搅拌器,温度计和附加漏斗的1升三口圆底烧瓶中。将烧瓶中的内容物放在盐/冰浴中冷却,当烧瓶中的温度达到0℃时,缓缓加入氯氧化磷(POCl3,326ml,3.5mol)。在POCl3加入的过程中,烧瓶内的温度不允许超过5℃。在加完POCl3后,使反应混合物升至室温。接下来,加入4-甲基三苯胺(121g,0.47mol),然后用加热套将烧瓶加热到90℃并保持24小时。反应混合物冷却到室温并缓缓加入到冷却的盛有溶有820g乙酸钠的2升水的溶液的4.5升的烧杯中。烧杯在冰浴中冷却并搅拌3小时。获得的黄色固体过滤出来并用水反复洗涤,然后用少量的乙醇(50ml)洗。产物用活性炭从体积比9∶1的异丙醇和四氢呋喃的混合液中重结晶得到。产物在真空烘箱中50℃干燥6小时得到95.5g(67%)的4,4’-二甲酰基-4”甲基三苯胺。产物的熔点是148.5-150.5℃(从体积比9∶1的异丙醇和四氢呋喃的混合液中重结晶)。产物用在CDCl31H-NMR谱(100MHz)进行表征,化学位移(δ,ppm)为:9.8(s,2x 1H,CH=N);7.9-7.2(m,12H,Ar);2.3(m,3H,CH3)。元素分析得到的重量百分比是:C 79.91,H 5.37,N 4.51,与C21H17NO2的计算值相当,该计算值为C 79.98,H 5.43,N 4.44。
86g的4,4’-二甲酰基-4”甲基三苯胺(0.27mol)和250ml四氢呋喃(THF)加入到配置有回流冷凝器和机械搅拌器的500ml二口圆底烧瓶中。加热混合物,直到所有固体溶解。然后,将50ml四氢呋喃和67ml(0.68mol)苯肼的溶液(购自Aldrich,Milwaukee,WI)滴加到混合物中。烧瓶回流(约10分钟)直到4,4’-二甲酰基-4’甲基三苯胺消失。反应到最后,混合物被缓慢冷却到室温并过滤出固体,用异丙醇洗涤,在30℃真空干燥6小时获得125g(93%)的4,4’-二甲酰基-4”-甲基三苯胺双(N-苯基腙)。
125g(0.25mol)的4,4’-二甲酰基-4”甲基三苯胺二(N-苯基)腙和446ml氯甲代氧丙环(5.6mol)加入到配置有回流冷凝器、机械搅拌器和温度计的1000ml三口圆底烧瓶中。反应混合物在35-40℃剧烈搅拌7小时。期间124.5g(1.9mol)85%的粉状氢氧化钾和28.7g(0.23mol)无水硫酸钠分三批加入,同时保持反应温度在20-25℃。在反应终止后,将混合物冷却到室温然后过滤。有机部分用***处理,并用蒸馏水洗涤,直到洗滤液为pH中性。有机层通过无水硫酸镁干燥,用活性炭处理并过滤。蒸发除去溶剂,产物4,4’-二甲酰基-4”甲基三苯胺二(N-2,3-环氧丙基-N-苯腙),通过柱层析(硅胶62grade,60-200目,150,Aldrich)纯化,用体积比为1∶4的丙酮和己烷的混合溶液作洗脱液。产量是80g(52%)。产物在CDCl3中用1H-NMR谱(100MHz)进行表征,化学位移(δ,ppm)为:7.8-6.8(m,24H,CH=N,Ar);4.5-4.2(dd,2H,NCH2的一个质子,(HA),JAX=2.8Hz,JAB=16.5Hz);4.1-3.8(dd,2H,NCH2的另一个质子,(HB),JBX=4.4Hz);3.2(m,2H,CH);2.8(dd,2H,OCH2的一个质子,(HB),JBX=4.2Hz,JBA=4.9Hz);2.7-2.5(dd,2H,OCH2的另一个质子,(HA),JAX=2.7Hz),2.3(s,3H,CH3)。和元素分析得到的重量百分比是:%C=76.98,%H=6.17,%N=11.61,与C39H37N5O2的计算值相当,该计算值为%C=77.08,%H=6.14,%N=11.52。
实施例2-电子转移化合物的制备
本实施例描述(4-正-丁氧基羰基-9-亚芴基)丙二腈的制备。
460g浓硫酸(4.7mol,分析纯,购自Aldrich,Milwaukee,WI)和100g联苯甲酸(0.41mol,购自Acros Fisher Scientific Company Inc.,Hanover Park,IL)加入到具回流冷凝器、机械搅拌器和温度计的1升三口圆底烧瓶中。使用加热套将烧瓶加热到135-145℃ 12分钟,然后冷却到室温。之后将该溶液加到盛有3升水的4升锥形瓶中。机械搅拌混合物并轻度沸腾1小时。趁热滤出黄色固体,用热水洗至洗涤水的pH为中性,然后在空气中干燥过夜。该黄色固体是芴酮-4-甲酸。产量是75g(80%)。然后将产物表征。熔点是223-224℃。芴酮-4-羧酸在d6-DMSO溶剂中用1H-NMR谱(300MHz,得自Bruker Instruments)表征得到如下的化学位移(δ,ppm):7.93-7.50(m,2H);7.79-7.7(q,2H);7.74-7.85(d,1H);7.88-8.00(d,1H);和8.18-8.30(d,1H);其中,d是双峰,t是三重峰,m是多重峰:dd是二双峰,q是五重峰。
70g(0.312mol)芴酮-4-羧酸、480g(6.5mol)正丁醇(购自Acros FisherScientific Company Inc.,Hanover Park,IL)、1000ml甲苯和4ml浓硫酸加入到配置有机械搅拌器和带有Dean Stark装置的回流冷凝器的2升圆底烧瓶中。溶液剧烈搅拌和回流5小时,在此期间,Dean Stark装置中收集了约6g水。烧瓶冷却至室温。蒸发溶剂,将残余物搅拌条件下加入到4升3%碳酸氢钠水溶液中。滤出固体,用水洗涤直至洗滤水的pH为中性,然后在通风橱中干燥过夜。产物是芴酮-4-甲酸正丁酯。产量是70g(80%),芴酮-4-甲酸正丁酯在CDCl3中用1H-NMR谱(300MHz,Bruker Instruments)表征,化学位移(δ,ppm)为:0.87-1.09(t,3H);1.42-1.70(m,2H);1.75-1.88(q,2H);4.26-4.64(t,2H);7.29-7.45(m,2H);7.46-7.58(m,1H);7.60-7.67(dd,1H);7.75-7.82(dd,1H);7.90-8.00(dd,1H);8.25-8.35(dd,1H)。
将70g(0.25mol)芴酮-4-甲酸正丁酯、750ml无水甲醇、37g(0.55mol)丙二腈(购自Aldrich,Milwaukee,WI)、20滴哌啶(购自Aldrich,Milwaukee,WI)加入到配置有机械搅拌器和回流冷凝器的2升三口圆底烧瓶中。溶液回流8小时,烧瓶冷却至室温。滤出橙色粗产物,用70ml甲醇洗涤2次,再用150ml水洗涤1次,然后在通风橱中干燥过夜。使用活性炭将该橙色粗产物从600ml丙酮和300ml甲醇的混合液中重结晶。烧瓶在0℃静置16小时。过滤结晶,在真空烘箱中50℃下干燥6小时,得到60g纯的(4-正丁氧基羰基-9-芴亚基)丙二腈。该固体熔点是99-100℃。(4-正丁氧基羰基-9-芴亚基)丙二腈在CDCl3中用1H-NMR谱(300MHz)表征,化学位移(δ,ppm)如下:0.74-1.16(t,3H);1.38-1.72(m,2H);1.70-1.90(q,2H);4.29-4.55(t,2H);7.31-7.43(m,2H);7.45-7.58(m,1H);7.81-7.91(dd,1H);8.15-8.25(dd,1H);8.42-8.52(dd,1H);8.56-8.66(dd,1H)。
实施例3-形成有机感光体
本实施例描述了上面实施例1所述的化合物(2)、(6)、(9)和(12)的特征。该特征包括化学特征,而由化合物形成的材料的电子特征描述在后面的实施例中。
样品1
样品1是具有76.2微米(3密耳)厚的聚酯基底的单层有机感光体,基底具有蒸镀铝层(购自CP Films,martinsville,VA)。通过混合1.87g化合物(2)、0.54g(4-正-丁氧基羰基-9-亚芴基)丙二腈和9.37g四氢呋喃并摇动直到各成分溶解以制备用于单层有机感光体的涂覆溶液。向涂覆溶液中添加7.4g 14wt%聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-1,购自Sekisui Chemical Co.Ltd.,Japan)四氢呋喃预混溶液和0.83g在四氢呋喃中的18.5wt%且重量比为2.3∶1的钛氧酞菁(titanyl oxyphthalocyanine)和聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-5,购自SekisuiChemical Co.Ltd.,Japan)的CGM mill-base。
CGM mill-base是通过将112.7g钛氧酞菁(购自H.W.Sands Corp.,Jupiter,FL)和49g聚乙烯醇缩丁醛(BX-5)在651g甲乙酮中用水平砂磨机(型号LMC12 DCMS,购自Netzsch Incorporated,Exton,PA)使用1微米锆珠通过循环方式研磨4小时得到的。
在机械震荡器上混合溶液约1小时后,将单层涂覆溶液用具有94微米喷嘴的刮涂式涂胶机涂敷到上述的基底上,然后在烘箱中110℃干燥5分钟。
样品2
形成样品2的单层有机感光体涂覆溶液是通过混合1.87g化合物(2)、0.54g(4-正-丁氧基羰基-9-亚芴基)丙二腈和9.37g四氢呋喃然后摇动直到各成分溶解来制备。向涂覆溶液中加入7.4g 14wt%聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-1,购自Sekisui Chemical Co.Ltd.,Japan)四氢呋喃预混溶液、在3.0g四氢呋喃中的0.65g邻苯二甲酸酐,和0.83g在四氢呋喃中的18.5wt%且重量比为2.3∶1的钛氧酞菁(titanyl oxyphthalocyanine)和聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-5,购自Sekisui Chemical Co.Ltd.,Japan)的CGM mill-碱。CGM mill-base的制备如样品1所述。
在机械震荡器上混合溶液约1小时后,单层涂覆溶液用具有94微米喷嘴的刮涂式涂胶机涂敷到如样品1描述的相同的基底上。然后在烘箱中在110℃干燥5分钟。
样品3
形成样品3的单层有机感光体涂覆溶液是通过混合1.87g化合物(2)、0.54g(4-正-丁氧基羰基-9-亚芴基)丙二腈和9.37g四氢呋喃然后摇动直到各成分溶解来制备。向此混合物中加入7.4g 14wt%聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-1,购自Sekisui Chemical Co.Ltd.,Japan)四氢呋喃预混溶液、在2.0g四氢呋喃中的0.43g马来酐(Aldrich Chemical),和0.83g在四氢呋喃中的18.5wt%且比例为2.3∶1钛氧酞菁(titanyl oxyphthalocyanine)和聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-5,购自Sekisui Chemical Co.Ltd.,Japan)的CGM mill-base。CGM mill-base的制备如样品1所述。
在机械震荡器上混合溶液约1小时后,单层涂覆溶液用具有94微米喷嘴的刮涂式涂胶机涂敷到如样品1描述的相同基底上。然后在烘箱中110℃下干燥5分钟。
样品4
形成样品4的单层有机感光体涂覆溶液是通过混合1.59g化合物(2)、2.29g的20wt%(4-正-丁氧基羰基-9-亚芴基)丙二腈的四氢呋喃预混溶液,4.0g四氢呋喃,7.91g 11.1wt%聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-1,购自SekisuiChemical Co.Ltd.,Japan)四氢呋喃预混溶液,和0.7g在四氢呋喃中的18.7wt%且比例为2.3∶1的钛氧酞菁(titanyl oxyphthalocyanine)和聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-5,购自Sekisui Chemical Co.Ltd.,Japan)的CGM mill-base来制备。CGM mill-base的制备如样品1所述。
在机械震荡器上混合溶液约1小时后,加入0.5g 10wt%的三乙胺四氢呋喃溶液,涂覆溶液被简短摇动,然后用具有94微米喷嘴的刮涂式涂胶机涂敷到如样品1所述的相同基底上。然后在烘箱中85℃下干燥15分钟。
样品5
制备样品5的单层有机感光体涂覆溶液是通过混合1.33g化合物(2)、1.91g的20wt%(4-正-丁氧基羰基-9-亚芴基)丙二腈四氢呋喃预混溶液,在5.5g四氢呋喃中的0.5g邻苯二甲酸酐(Aldrich Chemical),6.6g 11.1wt%聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-1,购自Sekisui Chemical Co.Ltd.,Japan)四氢呋喃预混溶液,和0.7g在四氢呋喃中的18.7wt%且比例为2.3∶1的钛氧酞菁(titanyloxyphthalocyanine)和聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-5,购自Sekisui ChemicalCo.Ltd.,Japan)的CGM mill-base来制备。CGM mill-base的制备如样品1所述。
在机械震荡器上混合溶液约1小时后,加入0.5g的10wt%的三乙胺四氢呋喃溶液,涂覆溶液被简短摇动,然后用具有94微米喷嘴的刮涂式涂胶机涂敷到如样品1所述的相同基底上。然后在烘箱中85℃下干燥15分钟。
样品6
制备样品6如样品1所述,除了用1.87g的化合物(6)替换化合物(2)。
样品7
制备样品7如样品2所述,除了用1.87g的化合物(6)替换化合物(2),和加入在3.4g四氢呋喃中的0.75g邻苯二甲酸酐来代替样品2中所列的量。
样品8
制备样品8如样品3所述,除了用1.87g的化合物(6)替换化合物(2),和加入在2.3g四氢呋喃中的0.5g邻苯二甲酸酐来代替样品3中所列的量。
样品9
制备样品9如样品4所述,除了用1.59g的化合物(6)替换化合物(2)。
样品10
制备样品10如样品5所述,除了用1.33g的化合物(6)替换化合物(2)。
样品11
制备样品11如样品1所述,除了用1.87g的化合物(9)替换化合物(2)。
样品12
制备样品12如样品2描述,除了用1.87g的化合物(9)替换化合物(2),和加入在5.0g四氢呋喃中的1.1g邻苯二甲酸酐来代替样品2中所列的量。
样品13
制备样品13如样品3所述,除了用1.87g的化合物(9)替换化合物(2),和加入在3.2g四氢呋喃中的0.7g邻苯二甲酸酐代替3中所列的量。
样品14
制备样品14如样品4所述,除了用1.59g的化合物(9)替换化合物(2)。
样品15
制备样品15如样品5所述,除了用1.33g的化合物(9)替换化合物(2)。
对比样品A
为形成对比样品A,单层有机感光体的涂覆溶液的制备是通过混合1.87gMPCT-10(电荷转移材料,购自Mitsubishi Paper Mills,Tokyo,Japan),0.54g(4-正-丁氧基羰基-9-亚芴基)丙二腈和9.37g四氢呋喃,然后摇动直到各成分溶解。向涂覆溶液中加入7.4g 14wt%聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-1,购自Sekisui Chemical Co.Ltd.,Japan)四氢呋喃预混溶液和0.83g在四氢呋喃中的18.5wt%且比例为2.3∶1的钛氧酞菁(titanyl oxyphthalocyanine)和聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-5,购自Sekisui Chemical Co.Ltd.,Japan)的CGM mill-base。CGM mill-base的制备如样品1所述。
在机械震荡器上混合溶液约1小时后,单层涂覆溶液用具有94微米喷嘴的刮涂式涂胶机涂敷到如样品1所述的相同基底上。然后在烘箱中110℃下干燥5分钟。
对比样品B
为形成对比样品B,单层有机感光体的涂覆溶液的制备是通过混合1.87gMPCT-10(电荷转移材料,购自Mitsubishi Paper Mills,东京,日本),0.54g(4-正-丁氧基羰基-9-亚芴基)丙二腈和9.37g四氢呋喃,然后摇动直到各成分溶解。向涂覆溶液中加入7.4g 14wt%聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-1,购自Sekisui Chemical Co.Ltd.,Japan)四氢呋喃预混溶液,在3.0g四氢呋喃中的0.65g邻苯二甲酸酐(Aldrich Chemical),和0.83g在四氢呋喃中的18.5wt%且比例为2.3∶1的钛氧酞菁(titanyl oxyphthalocyanine)和聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-5,购自Sekisui Chemical Co.Ltd.,Japan)的CGM mill-base。CGMmill-base的制备如样品1的描述。
在机械震荡器上混合溶液约1小时后,单层涂覆溶液用具有94微米喷嘴的刮涂式涂胶机涂敷到如样品1所述的相同的基底上。然后在烘箱中110℃下干燥5分钟。
对比样品C
为形成对比样品C,单层有机感光体的涂覆溶液的制备是通过混合1.87gMPCT-10(电荷转移材料,购自Mitsubishi Paper Mills,Tokyo,Japan),0.54g(4-正-丁氧基羰基-9-亚芴基)丙二腈和9.37g四氢呋喃,然后摇动直到各成分溶解。向涂覆溶液中加入7.4g 14wt%聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-1,购自Sekisui Chemical Co.Ltd.,Japan)四氢呋喃预混溶液,在2.0g四氢呋喃中的0.44g马来酐(Aldrich Chemical),和0.83g在四氢呋喃中的18.5wt%且比例为2.3∶1的钛氧酞菁(titanyl oxyphthalocyanine)和聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-5,购自Sekisui Chemical Co.Ltd.,Japan)的CGM mill-base。CGMmill-base的制备如样品1的描述。
在机械震荡器上混合溶液约1小时后,单层涂覆溶液用具有94微米喷嘴的刮涂式涂胶机涂敷到如样品1所述的相同的基底上。然后在烘箱中110℃下干燥5分钟。对比样品D
为形成对比样品D,单层有机感光体的涂覆溶液的制备是通过混合1.33gMPCT-10(电荷转移材料,购自Mitsubishi Paper Mills,Tokyo,Japan),2.29g的20wt%(4-正-丁氧基羰基-9-亚芴基)丙二腈四氢呋喃中预混溶液,4.0g四氢呋喃,7.9g 11.1wt%聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-5,购自Sekisui ChemicalCo.Ltd.,Japan)四氢呋喃预混溶液,和0.7g在四氢呋喃中的18.5wt%且比例为2.3∶1的钛氧酞菁(titanyl oxyphthalocyanine)和聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-5,购自Sekisui Chemical Co.Ltd.,Japan)的CGM mill-base。CGMmill-base的制备如样品1的描述。
在机械震荡器上混合溶液约1小时后,加入0.5g10wt%的三乙胺四氢呋喃溶液,涂覆溶液被简短摇动,然后用具有94微米喷嘴的刮涂式涂胶机涂敷到如样品1所述的相同的基底上。然后在烘箱中85℃下干燥15分钟。
对比样品E
为形成对比样品E,单层有机感光体的涂覆溶液的制备是通过混合1.33gMPCT-10(电荷迁移材料,购自Mitsubishi Paper Mills,东京,日本),1.91g20wt%的(4-正-丁氧基羰基-9-亚芴基)丙二腈四氢呋喃预混溶液,在5.5g四氢呋喃中的0.5g邻苯二甲酸酐(Aldrich Chemical),6.6g 11.1wt%的聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-5,购自Sekisui Chemical Co.Ltd.,Japan)四氢呋喃预混溶液,和0.7g在四氢呋喃中的18.5wt%且比例为2.3∶1的的钛氧酞菁(titanyloxyphthalocyanine)和聚乙烯醇缩丁醛树脂(BX-5,购自Sekisui ChemicalCo.Ltd.,Japan)的CGM mill-base。CGM mill-base的制备如样品1所述。
在机械震荡器上混合溶液约1小时后,加入0.5g 10wt%的三乙胺四氢呋喃溶液,涂覆溶液被简短摇动,然后用具有94微米喷嘴的刮涂式涂胶机涂敷到如样品1所述的相同的基底上。然后在烘箱中85℃下干燥15分钟。
实施例4-干式静电测试和有机感光体的性质
本实施例提供对如实施例3描述的所形成的有机感光体样品的静电测试结果。
在此所述具有由环氧基改性腙基化合物的有机感光体的静电循环性能用自行设计和开发的试验台测定,该试验台能够测试例如至多三根环绕在直径为160mmd的鼓上的样带。这些样品的测试结果能够代表用以支持有机感光体的其它支持结构如带、鼓等获得的结果。
用160mm直径鼓来测试,三根涂覆样带,每根长50cm,宽8.8cm,并排固定,将铝鼓(周长50.3cm)完全环绕。在一些实施方案中,至少一根带是对照样品,它用精确丝网(precision web)涂覆并用作内标点。对照样品具有反转双层结构,用作测试器的内检。在该静电循环试验中,鼓以8.13cm/s(3.2ips)的速度旋转,测试器中各个测量点的位置(每一循环的距离和经过时间)如下表1所示:
擦除杆是波长为720nm的激光发光二极管阵列(LED),用于有机感光体表面的放电。电晕管充电器(Scorotron)包含一根能使需要量的电荷迁移到有机感光体表面的导线。
                               表1
        在8.13cm/s转速下围绕160mm直径的鼓的静电试验测量位置
    测量点     角度     总距离,厘米     总时间,秒
    前擦除杆边缘     0°     开始,0cm     开始,0秒
    擦除杆     0-7.2℃     0-1.0     0-0.12
    电晕管充电器     113.1-135.3℃     15.8-18.9     1.94-2.33
    激光照射点     161.0°     22.5     2.77
    探针#1     181.1     25.3     3.11
    探针#2     251.2°     35.1     4.32
    擦除杆     360°     50.3     6.19
从上表可知第一个静电探针(TREKTM344静电测量计,Trek,Inc.Medina,NY)位于激光照射点后0.34s和电晕管充电器之后0.78s,第二探针(TREKTM344静电测量计,Trek,Inc.Medina,NY)位于第一探针后1.21s和电晕管充电器之后1.99s。全部测量在室温和相对湿度下进行。
静电测试通过数次测试汇集而得到。。首先三个诊断(diagnostic)试验(初始prodtest、初始VlogE、初始暗衰减)设计成能评价新制备样品的静电循环,最后三个同样的诊断试验(最终prodtest、最终VlogE、最终暗衰减)在样品循环后进行。另外,在试验中测量是周期性进行如下面描述的“长期运行(longrun)”。激光器在波长780nm、600dpi、50um的光点直径、60纳秒/像素的暴露时间、1,800行/秒的扫描速度和100%负载周期(duty cycle)下操作。负载周期是像素计时周期的曝光百分比,即,激光器在100%负载周期开启时,每像素完全曝光60纳秒。
静电测试程序:
1)PRODTEST:通过使样品电晕充电(擦除杆一直开)建立接受电压(Vacc)和放电电压(Vdis)用于三个完全的鼓循环(激光器关闭);在第四个循环(50um光点直径,曝光60纳秒/像素,1,800行/秒扫瞄速度运行,使用100%负载周期)用激光(780nm,600dpi)放电;在接下来的三个循环(激光器关闭)样品完全充电;在第八个循环仅用720nm擦除灯放电(电晕充电器和激光器关闭)获得残余电压(Vres);以及最后,在最后三个循环(激光器关闭)完全充电。对照电压(Vcon)是Vdis和Vacc之间的差值,和功能暗衰变电压(Vdd)是探针#1和探针#2测量的电荷接受电压的差值。
2)VLOGE:本测试通过监测随固定曝光时间和恒定起始电压的激光功率(曝光时间50ns)而变的样品的放电电压来测量各种激光强度水平的光导体的光致放电。由此诊断(diagnostic)试验确定功能感光性,S780nm,和运行功率设定。
3)暗衰变:此测试测量无激光或除去照明90秒下在黑暗中充电量随时间的损失,并可作为i)剩余空穴从电荷生成层注入到电荷转移层,,ii)俘获电子的热释放和iii)电荷从表面或铝接地平面的注入的指标。
4)长期运行(longrun):按照下列每个带-鼓循环的顺序,带进行静电循环100次鼓循环。用电晕充电样品带,激光器周期地打开和关闭(80-100°区域)将带的一部分放电,最后,擦除灯使整个样品放电,为下一个循环作准备。激光器循环工作以使得样品的第一区域绝不曝光,第二区域总是曝光,第三区域绝不曝光,最后的区域总是曝光。该模式重复总共100次鼓循环,在每5个循环共100个循环长期试验后,周期性记录数据。
5)在长期运行测试后,再次进行PRODTEST、VLQGE、暗衰变诊断(diagnostic)试验。
下表显示从起始和最终prodtest诊断试验的结果。记录初始和最后循环的电荷接受电压(Vacc,得自第三循环的#1探针的平均电压)、放电电压(Vdis,得自第四循环的#1探针的平均电压)。
                             表2.在循环开始和100次充电-放电循环后各种样品的干式静电测试结果
                            Prodtest起始 Prodtest最后(100循环)
    样品ID#   Vacc   Vdis   VCon   S780 nm    DarkDecay     VRes     Vacc     Vdis     VCon    DarkDecay     VRes
    样品1   560   80   460   300    40     40     560     80     480    40     40
    样品2   430   130   300   ---    60     40     430     190     240    50     40
    样品3   450   90   360   ---    60     30     300     90     210    80     20
样品4 559 74 485   251.5 52 32 571 71 500 46 29
样品5 432 47 385   251.5 48 14 247 44 203 47 15
    样品6   550   140   410   180    40     60     560     160     400    40     70
    样品7   450   170   280   ---    45     80     440     170     270    60     90
    样品8   470   240   230   ---    50     90     440     230     210    60   100
    样品9   570   175   395   ---    50     60     590     185     405    50     60
    样品10   465   180   285   ---    50     70     420     175     250    50     70
    样品11   500   160   340   125    60     40     470     150     320    60     50
    样品12   380   200   180   ---    60     80     320     200     120    80     70
    样品13   370   180   190   ---    80     40     280     1160     120    60     40
    样品14   545   340   205   ---    65     110     560     355     205    70     130
    样品15   380   201   180   ---    75     50     330     190     140    80     50
    对比样品A 650 50 600 340 40 20 670 100 570 40 20
    对比样品B 500 50 450 310 40 15 320 60 260 40 15
    对比样品C 320 40 280 60 20 140 50 90 20 20
    对比样品D   614   35   580   376    45     10     581     34     550    46     10
    对比样品E 459 31 428 470 49 11 171 30 141 55 14
上表中,该静电照相(xerographic)方法的辐射灵敏度(780nm,m2/J的灵敏度)由在VLOGE诊断(diagnostic)试验得到的数据确定,通过计算感光体放电至起始电压的二分之一所需激光功率、曝光时间和1/光点直径所得结果的倒数来确定。
实施例5-对电荷转移化合物的电离电位的评价
本实施例对三个样本和一个对比样本的电离电位进行了评价。
用于电离电位(IP)测定的样品通过将化合物溶于四氢呋喃中制备。溶液手涂到镀铝的聚酯基底上,基底用甲基纤维素基粘附剂亚层精确涂覆以形成电荷转移材料(CTM)层。亚层的作用是提高CTM层的粘附力,阻止CTM结晶,消除由于可能存在的CTM层缺陷而造成的A1层电子的光电发射。通过该亚层,即使在高达6.4eV量子能量的照射下也未检测到A1层的光电发射。另外,粘性亚层具有足够的导电性从而避免了测试过程中电荷在其上的累积。亚层和CTM层的厚度均为0.4μm。在用于IP测量的样品的制备中没有在CTM中使用粘合剂材料。无粘合剂材料的5个样品(样品16、17、18、24和25)分别用化合物2、6、10、9和12来制备。
电离电位通过在空气中电子光电发射来测量,该方法类似于E.Miyamoto、Y.Yamaguchi和M.Yokoyama在1989年发表在《电子照相技术》第28卷第四期364页的“用大气光电发射分析得到的有机颜料膜的电离电位”,中所描述的方法,该文献在此引入作为参考。用具有氘灯光源的石英单色器发出的单色光来照射每个样品。入射光束的功率为2-5×10-8W。在样品基底上施加-300V的负电压。在距离样品表面8mm的位置处放置用于照射的具有4.5×15mm2狭缝的反电极(counter-electrode)。将反电极连接到在断开输入状态下工作的BK2-16型静电计的输入端以用于光电流的测量。照明条件下在电路中流动10-15-10-12安培的光电流。光电流(I)强烈地取决于入射光量子能量hv。绘制I0.5=f(v)的关系曲线。通常,光电流的平方根对入射光量子能量的关系在接近阀值时可以很好地用线性关系来描述[见文献E.Miyamoto、Y.Yamaguchi和M.Yokoyama在1989年发表在《电子照相技术》第28卷第四期364页的“用大气光电发射分析得到的有机颜料膜的电离电位”和M.cordona and与L.Ley在1978年发表在《应用物理总论》(Topicsin Applied Physics)第26期1-103页的“固体中的光电发光”,两者在此引入作为参考]。将这种关系曲线的线性部分外推到hv轴,Ip值由截点处的光子能量确定。。电离电位的测量误差为±0.03eV。电离电位的数据列于表3中。
                       Table 3.电离电位和迁移率
  样品   μ0(cm2/V·s)   μ(cm2/Vs)at 6.4×105V/cm α(cm/V)0.5 电离电位(eV)
  样品16   -   -     -     5.47
  样品17   -   -     -     5.43
  样品18   -   -     -     5.37
  样品19   -   1.7·10-6     0.0039     -
  样品20   -   1.0·10-5     0.0050     -
  样品21   -   4.8·10-7     0.0055     -
  样品22   -   3.8·10-6     0.0059     -
  样品23   -   1.5·10-5     0.0057     -
  样品24   -   -     -     5.37
  样品25   -   -     -     5.35
  样品26   3.4·10-8   3.8·10-6     0.0057     -
  样品27   1.6·10-7   1.5·10-6     0.0059     -
  样品28   2.8·10-7   1.8·10-6     0.0023     -
  样品29   3.8·10-8   6·10-7     0.0034     5.29
实施例6
本实施例描述有机感光体样品的空穴迁移率的测量。
空穴漂移的迁移率是通过迁徙时间技术(time of flight technique)来测量,该技术如E.Montrimas,V.Gaidelis,和A.Pazera在1996年的LithuaniamJournal of Physics第6期p.569-576页的“带负电的硒电子照相层的放电机理”中中所描述的,在此引入作为参考。正电晕充电在CTM层中产生电场。通过用氮激光器脉冲(脉冲期间为2纳秒,波长为337nm)照射,在该层表面产生电荷载流子。脉冲照射引起该层的表面电位降低至照射前起始电位的1-5%。用连接到宽频带静电计上的电容探针测定表面电位速率dU/dt。飞越(transit)时间tt可以通过线性或双对数坐标中dU/dt曲线的瞬间变化(弯曲)来求得。漂移迁移率通过公式u=d2/U0·tt计算,其中d是层厚度,U0是在照射时刻的表面电位。空穴迁移率随着对样品的充电方式变化而导致不同的U值,对应层内部的不同的电场强度E而被重复测量,电场强度的关系曲线可以用下列式近似表示:
μ = μ 0 e α E .
这里E表示电场强度,μ0表示零电场迁移率和α是Pool-Frenkel参数。表3列举了迁移率特征参数μ0和α值和电场强度为6.4×105V/cm时从这些测量中确定的迁移率值。
下面8个样品是由上面实施例1描述的5个电荷转移化合物来制备。
样品19
0.1g化合物2和0.1g聚乙烯丁缩醛(PVB1,Aldrich cat.#41,843-9,购自Aldrich,Milwaukee,WI)混合物溶解在2ml四氢呋喃(THF)中。溶液通过浸辊涂覆在具有导电铝层的聚酯薄膜上。涂层在80℃干燥1小时后,形成10um厚的透明涂层。测量样品19的空穴迁移率,结果列在上面的表3中。
样品20
样品20根据样品19的制备步骤制备,除了用聚乙烯丁缩醛S-LEC BBX-1(购自Sekisui Chemical Co.Ltd.,Japan)替换PVB1。迁移率测量结果列于表3中。
样品21
样品21根据样品19的制备步骤制备,除了用化合物6替换化合物2。迁移率测量结果列于表3中。
样品22
样品22根据样品20的制备步骤制备,除了用化合物9替换化合物2。迁移率测量结果列于表3中。
样品23
样品23根据样品22的制备步骤制备,除了用聚碳酸酯IupilonZ-200(购自Mitsubishi Gas Chemical)替换聚乙烯丁缩醛,迁移率测量结果列于表3。
样品26
样品26的制备是通过溶解0.1g化合物(9)和0.1g聚乙烯丁缩醛(S-LECB BX-1,得自Sekisui)在2ml四氢呋喃(THF)中。溶液通过浸辊涂覆在具有导电铝层的聚酯薄膜上。涂层在80℃干燥1小时后,形成10um厚的透明涂层。迁移率测量结果列于表3中。
样品27
样品27的制备与样品26相似,除了用聚碳酸酯PC-Z(Iupilon200,Mitsubishi Engineering Plastics Co)替换聚乙烯丁缩醛.迁移率测量结果列于表3中。
样品28
样品28的制备与样品26相似,除了用化合物(12)替换化合物(9)。迁移率测量结果列于表3中。
样品29
样品29的制备与样品26相似,除了用化合物(13)替换化合物(9)。迁移率测量结果列于表3中。
本领域技术人员可以理解,其它的取代、取代基的变化、及合成与应用的其它方法都可以在本发明当前公开的意向和范围内被实施。上面的实施方案是对发明的解释而非限制。其它的实施方案在权利要求中。尽管本发明关于具体的实施方案进行了描述,但是本领域技术人员可以认识到只要不脱离本发明的实质和范围,在形式和细节上可以进行改变。

Claims (45)

1.一种有机感光体,包含导电基底和导电基底上的光导元件,该光导元件包含:
(a)具有下式的电荷转移化合物
Figure A2004100640240002C1
R1是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;
R2包含(N,N-二取代)芳基胺基;
R3包含环氧基;
R4是H,芳香基,烷基,烯基,或杂环基;和
X是第一连接基团;和
(b)电荷生成化合物。
2.根据权利要求1所述的有机感光体,其中所述(N,N-二取代)芳基胺基选自对-(N,N-二取代)芳基胺基,咔唑基,和久洛尼定基。
3.根据权利要求1所述的有机感光体,其中所述X是-(CH2)m-基,其中m是位于1和30之间的整数,包括端值在内,并且一个或多个亚甲基任选被O、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O取代,杂环基,芳香基,尿烷,脲,酯基,NR5基,CR6,或CR7R8基,其中R5、R6、R7和R8彼此独立为化学键,H,羟基,硫醇,羧基,氨基,烷基,烯基,杂环基,芳香基,或环基的一部分。
4.根据权利要求1所述的有机感光体,其中所述R2具有下式结构:
Figure A2004100640240002C2
其中R1’是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;
R2’选自咔唑基或对-(N,N-二取代)芳基胺基;
R3’包含环氧基,羟基,硫醇,羧基或胺基;
R4’是H,芳香基,烷基,烯基,或杂环基;和
X’是第二连接基团。
5.根据权利要求4所述的有机感光体,其中所述X’是-(CH2)n-基,其中n是位于1和30之间的整数,包括端值在内,并且一个或多个亚甲基任选被O、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O取代,杂环基,芳香基,尿烷,脲,酯基,NR9基,CR10,或CR11R12基,其中R9、R10、R11和R12彼此独立为化学键,H,羟基,硫醇,羧基,氨基,烷基,烯基,杂环基,芳香基,或环基的一部分。
6.根据权利要求5所述的有机感光体,其中所述电荷转移化合物选自:
Figure A2004100640240003C1
其中R是H,烷基,芳基,或杂环基,和
7.根据权利要求1所述的有机感光体还包含电子转移化合物。
8.根据权利要求1所述的有机感光体,其中所述有机感光体是鼓或带的形式。
9.根据权利要求1所述的有机感光体,其包含:
(a)包含电荷转移化合物和聚合物粘合剂的电荷转移层;和
(b)包含电荷生成化合物和聚合物粘合剂的电荷生成层。
10.电子照相成像装置,包含:
(a)光成像组件;和
(b)定向地从光成像组件接受光的有机感光体,该有机感光体包含导电基底和导电基底上的光导元件,所述光导元件包含:
(i)具有下式的电荷转移化合物:
Figure A2004100640240003C3
R1是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;
R2包含(N,N-二取代)芳基胺基;
R3包含环氧基;
R4是H,芳香基,烷基,烯基,或杂环基;和
X是第一连接基团;和
(ii)电荷生成化合物。
11.根据权利要求10所述的电子照相成像装置,其中所述(N,N-二取代)芳基胺基选自对-(N,N-二取代)芳基胺基,咔唑和久洛尼定基。
12.根据权利要求10所述的电子照相成像装置,其中所述X是-(CH2)m-基,其中m是位于1和30之间的整数,包括端值在内,并且一个或多个亚甲基任选被O、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O取代,杂环基,芳香基,尿烷,脲,酯基,NR5基,CR6,或CR7R8基,其中R5、R6、R7和R8彼此独立为化学键,H,羟基,硫醇,羧基,氨基,烷基,烯基,杂环基,芳香基,或环基的一部分。
13.根据权利要求10所述的电子照相成像装置还包含调色剂分配器。
14.根据权利要求10所述的电子照相成像装置,其中所述有机感光体还包含电子转移化合物。
15.根据权利要求10所述的电子照相成像装置,其中所述R2具有下式结构:
其中R1’是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;
R2’选自咔唑或对-(N,N-二取代)芳基胺基;
R3’包含环氧基,羟基,硫醇,羧基或胺基;
R4’是H,芳香基,烷基,烯基,或杂环基;和
X’是第二连接基团。
16.根据权利要求15所述的电子照相成像装置,其中所述X’是-(CH2)n-基,其中n是位于1和30之间的整数,包括端值在内,并且一个或多个亚甲基任选被O、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O取代,杂环基,芳香基,尿烷,脲,酯基,NR9基,CR10,或CR11R12基,其中R9、R10、R11和R12彼此独立为化学键,H,羟基,硫醇,羧基,氨基,烷基,烯基,杂环基,芳香基,或环基的一部分。
17.根据权利要求16所述的电子照相成像装置,其中所述电荷转移化合物选自:
其中R是H,烷基,芳基,或杂环基,和
18.一种电子成像方法,包含:
(a)将电荷施加到有机感光体的表面,所述有机感光体包含导电基底和导电基底上的光导元件,该光导元件包含:
(i)具有下式的电荷转移化合物:
Figure A2004100640240005C3
R1是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;
R2包含(N,N-二取代)芳基胺基;
R3包含环氧基;
R4是H,芳香基,烷基,烯基,或杂环基;和
X是第一连接基团;和
(ii)电荷生成化合物;
(b)地将有机感光体表面辐照曝光成像以消除选定区域的电荷,从而在该表面上形成带电和不带电区域的图像;
(c)将所述表面与调色剂接触产生调色图像;和
(d)转移该调色图像到基底上。
19.根据权利要求18所述的电子照相成像方法,其中所述(N,N-二取代)芳基胺基选自对-(N,N-二取代)芳基胺基,咔唑基和久洛尼定基。
20.根据权利要求18所述的电子照相成像方法,其中所述X是-(CH2)m-基,其中m是位于1和30之间的整数,包括端值在内,并且一个或多个亚甲基任选被O、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O取代,杂环基,芳香基,尿烷,脲,酯基,NR5基,CR6,或CR7R8基,其中R5、R6、R7和R8彼此独立为化学键,H,羟基,硫醇,羧基,氨基,烷基,烯基,杂环基,芳香基,或环基的一部分。
21.根据权利要求18所述的电子照相成像方法,其中所述有机感光体还包含电子转移化合物。
22.根据权利要求18所述的电子照相成像方法,其中所述R2具有下式结构:
Figure A2004100640240006C1
其中R1’是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;
R2’选自咔唑基或对-(N,N-二取代)芳基胺基;
R3’包含环氧基,羟基,硫醇,羧基或胺基;
R4’是H,芳香基,烷基,烯基,或杂环基;和
X’是第二连接基团。
23.根据权利要求22所述的有机感光体,其中所述X’是-(CH2)n-基,其中,n是位于1和30之间的整数,包括端值在内,并且一个或多个亚甲基任选被O、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O取代,杂环基,芳香基,尿烷,脲,酯基,NR9基,CR10,或CR11R12基,其中R9、R10、R11和R12彼此独立为化学键,H,羟基,硫醇,羧基,氨基,烷基,烯基,杂环基,芳香基,或环基的一部分。
24.根据权利要求23所述的电子照相成像方法,其中所述电荷转移化合物选自:
其中R是H,烷基,芳基,或杂环基,和
Figure A2004100640240006C3
25.具有下式的电荷转移化合物:
其中R1是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;
R2包含(N,N-二取代)芳基胺基;
R3包含环氧基;
R4是H,芳香基,烷基,烯基,或杂环基;和
X是第一连接基团。
26.根据权利要求25所述的电荷转移化合物,其中所述(N,N-二取代)芳基胺基选自对-(N,N-二取代)芳基胺基,咔唑基和久洛尼定基。
27.根据权利要求25所述的电子照相成像方法,其中所述X是-(CH2)m-基,其中m是位于1和30之间的整数,包括端值在内,并且一个或多个亚甲基任选被O、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O取代,杂环基,芳香基,尿烷,脲,酯基,NR5基,CR6,或CR7R8基,其中R5、R6、R7和R8彼此独立为化学键,H,羟基,硫醇,羧基,氨基,烷基,烯基,杂环基,芳香基,或环基的一部分。
28.根据权利要求25所述的电荷转移化合物,其中所述R2具有下式结构:
其中R1’是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;
R2’选自咔唑基或对-(N,N-二取代)芳基胺基;
R3’包含环氧基,羟基,硫醇,羧基或胺基;
R4’是H,芳香基,烷基,烯基,或杂环基;和
X’是第二连接基团。
29.根据权利要求28所述的电荷转移化合物,其中所述X’是-(CH2)n-基,其中n是位于1和30之间的整数,包括端值在内,并且一个或多个亚甲基任选被O、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O取代,杂环基,芳香基,尿烷,脲,酯基,NR9基,CR10,或CR11R12基,其中R9、R10、R11和R12彼此独立为化学键,H,羟基,硫醇,羧基,氨基,烷基,烯基,杂环基,芳香基,或环基的一部分。
30.根据权利要求29所述的电荷转移化合物,其中所述电荷转移化合物选自:
其中R是H,烷基,芳基,或杂环基,和
Figure A2004100640240008C2
31.电荷转移组合物,通过功能粘合剂的至少一个活性官能团与下式化合物中至少一个环氧环反应制备:
其中R1是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;
R2包含(N,N-二取代)芳基胺基;
R3包含环氧基;
R4是H,芳香基,烷基,烯基,或杂环基;和
X是第一连接基团。
32.根据权利要求31所述的电荷转移组合物,其中所述活性官能团选自羟基,硫醇和氨基。
33.根据权利要求31所述的电荷转移组合物,其中所述(N,N-二取代)芳基胺基选自对-(N,N-二取代)芳基胺基,咔唑和久洛尼定基。
34.根据权利要求31所述的电荷转移组合物,其中所述X是-(CH2)m-基,其中m是位于1和30之间的整数,包括端值在内,并且一个或多个亚甲基任选被O、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O取代,杂环基,芳香基,尿烷,脲,酯基,NR5基,CR6,或CR7R8基,其中R5、R6、R7和R8彼此独立为化学键,H,羟基,硫醇,羧基,氨基,烷基,烯基,杂环基,芳香基,或环基的一部分。
35.根据权利要求31所述的电荷转移组合物,其中所述R2具有下式结构:
其中R1’是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;
R2’选自咔唑或对-(N,N-二取代)芳基胺基;
R3’包含环氧基,羟基,硫醇,羧基或胺基;
R4’是H,芳香基,烷基,烯基,或杂环基;和
X’是第二连接基团。
36.根据权利要求35所述的电荷转移组合物,其中所述X’是-(CH2)n-基,其中,n是位于1和30之间的整数,包括端值在内,并且一个或多个亚甲基任选被O、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O取代,杂环基,芳香基,尿烷,脲,酯基,NR9基,CR10,或CR11R12基,其中R9、R10、R11和R12彼此独立为化学键,H,羟基,硫醇,羧基,氨基,烷基,烯基,杂环基,芳香基,或环基的一部分。
37.根据权利要求36所述的电荷转移组合物,其中所述电荷转移化合物选自:
其中R是H,烷基,芳基,或杂环基,和
38.一种有机感光体,其包含导电基底和该导电基底上的光导元件,所述光导元件包含:
(a)聚合电荷转移化合物,通过功能粘合剂的至少一个活性官能团与下式化合物中的至少一个环氧环反应来制备
R1是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;
R2包含(N,N-二取代)芳基胺基;
R3包含环氧基;
R4是H,芳香基,烷基,烯基,或杂环基;和
X是第一连接基团;和
(b)电荷生成化合物。
39.根据权利要求38所述的有机感光体,其中所述光导元件还包含电子转移化合物。
40.根据权利要求38所述的有机感光体,其中所述粘合剂的活性官能团选自羟基,羧基,硫醇,和氨基。
41.根据权利要求38所述的有机感光体,其中所述(N,N-二取代)芳基胺基选自对-(N,N-二取代)芳基胺基,咔唑和久洛尼定基。
42.根据权利要求38所述的有机感光体,其中所述X是-(CH2)m-基,其中,m是位于1和30之间的整数,包括端值在内,并且一个或多个亚甲基任选被O、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O取代,杂环基,芳香基,尿烷,脲,酯基,NR5基,CR6,或CR7R8基,其中R5、R6、R7和R8彼此独立为化学键,H,羟基,硫醇,羧基,氨基,烷基,烯基,杂环基,芳香基,或环基的一部分。
43.根据权利要求38所述的有机感光体,其中所述R2具有下式结构
Figure A2004100640240010C1
其中R1’是芳香基,烷基,烯基,或杂环基;
R2’选自咔唑基或对-(N,N-二取代)芳基胺基;
R3’包含环氧基,羟基,硫醇,羧基或胺基;
R4’是H,芳香基,烷基,烯基,或杂环基;和
X’是第二连接基团。
44.根据权利要求43所述的有机感光体,其中所述X’是-(CH2)n-基,其中,n是位于1和30之间的整数,包括端值在内,并且一个或多个亚甲基任选被O、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O取代,杂环基,芳香基,尿烷,脲,酯基,NR9基,CR10或CR11R12基,其中R9、R10、R11和R12彼此独立为化学键,H,羟基,硫醇,羧基,氨基,烷基,烯基,杂环基,芳香基,或环基的一部分。
45.根据权利要求44所述的有机感光体,其中所述电荷转移化合物选自:
Figure A2004100640240011C1
其中R是H,烷基,芳基,或杂环基,和
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