一种新型OLED材料的制备方法及其应用与流程

文档序号:11670647阅读:224来源:国知局
本发明属于有机电致发光领域,具体涉及一种新型oled材料的制备方法及其应用。
背景技术
:有机电致发光(oled:organiclightemissiondiodes)器件技术既可以用来制造新型显示产品,也可以用于制作新型照明产品,有望替代现有的液晶显示和荧光灯照明,应用前景十分广泛。oled发光器件犹如三明治的结构,包括电极材料膜层,以及夹在不同电极膜层之间的有机功能材料,各种不同功能材料根据用途相互叠加在一起共同组成oled发光器件。作为电流器件,当对oled发光器件的两端电极施加电压,并通过电场作用有机层功能材料膜层中正负电荷,正负电荷进一步在发光层中复合,即产生oled电致发光。当前,oled显示技术已经在智能手机,平板电脑等领域获得应用,进一步还将向电视等大尺寸应用领域扩展,但是,和实际的产品应用要求相比,oled器件的发光效率,使用寿命等性能还需要进一步提升。对于oled发光器件提高性能的研究包括:降低器件的驱动电压,提高器件的发光效率,提高器件的使用寿命等。为了实现oled器件的性能的不断提升,不但需要从oled器件结构和制作工艺的创新,更需要oled光电功能材料不断研究和创新,创制出更高性能oled的功能材料。应用于oled器件的oled光电功能材料从用途上可划分为两大类,即电荷注入传输材料和发光材料,进一步,还可将电荷注入传输材料分为电子注入传输材料、电子阻挡材料、空穴注入传输材料和空穴阻挡材料,还可以将发光材料分为主体发光材料和掺杂材料。针对当前oled器件的产业应用要求,以及oled器件的不同功能膜层,器件的光电特性需求,必须选择更适合,具有高性能的oled功能材料或材料组合,才能实现器件的高效率、长寿命和低电压的综合特性。就当前oled显示照明产业的实际需求而言,目前oled材料的发展还远远不够,落后于面板制造企业的要求,作为材料企业开发更高性能的有机功能材料的开发显得尤为重要。技术实现要素:本发明所要解决的技术问题是提供一种用于有机电致发光器件中,作为发光层、空穴传输层或电子传输层使用的新型oled材料,具有优良光电性能。本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种新型oled材料,其特征在于,包括具有符合式(1)所示的分子结构,其中r选自甲基、乙基、异丙基、叔丁基、直链或枝化的c1~c12含氧烷基、苯环取代的含氮杂环结构与c5~c60多环芳基共轭结构基团中的任一种;其中ar选自苯环取代的含氮杂环结构或c5~c60多环芳基共轭结构基团中的任一种。在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。进一步,式(1)中所述四个ar相同或不相同,所述四个r相同或不相同。进一步,所述c5~c60多环芳基共轭结构基团为蒽基、联苯基、苯基或其衍生物中的一种。进一步,所述苯环取代的含氮杂环结构为三苯胺基、咔唑基、n-苯基咔唑基或其衍生物中的一种。本发明提供一种新型oled材料的制备方法,包括以下步骤:a、将二取代咪唑与二氯马来酸酐、催化剂、碱加入到溶剂中,进行偶联反应,得到中间体-a,其反应方程式为:b、将步骤a中得到的中间体-a、氢氧化钠加入到溶剂中,制得中间体-b,其反应方程式为:c、将步骤b中得到的中间体-b在甲磺酸催化作用下,制得中间体-c,其反应方程式为:d、将步骤c中的中间体-c与格式试剂加入到溶剂中,制得最终产物,其反应方程式为:进一步,在步骤a中,所述催化剂为醋酸钯、cxa中的一种或几种,所述碱为叔丁醇钠,所述溶剂为二甲苯,在步骤b中,所述溶剂为无水乙醇,在步骤d中,所述溶剂为thf。进一步,在步骤a中,所述反应温度为110~135℃,反应时间为5~15h;在步骤b中,所述反应温度为60~70℃,反应时间为5~15h;在步骤c中,所述反应温度为50~80℃,反应时间为5~15h;在步骤d中,所述反应温度为-20~5℃,反应时间为3~5h。进一步,在步骤a中,所述二取代咪唑与所述二氯马来酸酐的摩尔比为1:(0.4~0.6),所述二取代咪唑与所述催化剂的摩尔比为1:(0.001~0.04),所述二取代咪唑与所述碱的摩尔比为1:(1.2~4.0,所述二取代咪唑与所述溶剂的质量比为1:(10~30);在步骤b中,所述中间体-a与所述氢氧化钠的摩尔比为1:(1.2~3.0),所述中间体-a与所述溶剂的质量比为1:(10~30);在步骤c中,所述中间体-b与所述甲磺酸的质量比为1:(1~5);在步骤d中,所述中间体-c与所述格式试剂的摩尔比为1:(5~8),所述中间体-c与所述溶剂的质量比为1:(10~30)。本发明提供一种新型oled材料在有机电致发光领域中的应用。本发明提供一种有机电致发光器件,所述有机电致发光器件包括发光层、空穴传输层与电子传输层,所述发光层、空穴传输层或电子传输层含上述一种新型oled材料。以下所列化合物m-1至m-10,与p-1至p-10是本发明一种新型oled材料的部分优选结构,是符合本发明精神和原则的代表结构,应当理解,列出以下化合物结构,只是为了更好地解释本发明,并非是对本发明的限制。本发明的有益效果是:本发明提供的化合物成膜性好,在室温下具有较好的稳定性,且易成模的特征使得制造成本更低,在室温下较好的稳定性使得器件工作更加稳定,实用寿命较长。另外,可有效的应用于有机电致发光器件中,作为发光层发光材料、电子传输层或空穴传输层材料,且较高的电子传输性能,使得作为电子传输材料,能明显的降低驱动电压,具有高载流子迁移率,提高电子效率,具有优良光电性能。附图说明图1为本发明提供的一种有机电致发光器件的结构示意图。附图中,各标号所代表的部件列表如下:1、透明基板层,2、ito,3、空穴注入层,4、空穴传输/电子阻挡层,5、发光层,6、电子传输/空穴阻挡层,7、电子注入层,8、阴极反射电极层。具体实施方式以下对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。方便引用,将各实施例制备得到的化合物与上述各化合物名称相一一对应,例如:表一结构式与实施例对应表目标产物实施例m-1实施例一m-2实施例二m-3实施例三m-4实施例四m-5实施例五m-6实施例六p-1实施例七p-2实施例八p-3实施例九p-4实施例十p-5实施例十一p-6实施例十二本发明中所用到的二取代咪唑、二氯马来酸酐、醋酸钯、cxa、二甲苯、氢氧化钠、无水乙醇、甲磺酸、格式试剂等均可在国内化工市场买到。以实施例一为例,合成路线如下:实施例一步骤1)m-1-a的制备:将22.0g(0.1mol)4,5-二苯基咪唑与8.4g(0.05mol)二氯马来酸酐混合,以0.22g(0.001mol)醋酸钯、0.72g(0.002)cxa为催化剂,以38.4g(0.4mol)叔丁醇钠为碱,以90g二甲苯为溶剂,回流反应13.0hr,降温,水洗,干燥,脱溶剂得到25.4g(0.048mol)m-1-a粗品,经柱层析得20.0g(0.038mol)m-1-a精品。步骤2)m-1-b的制备:将20.0g(0.04mol)m-1-a精品、1.8g(0.05mol)氢氧化钠、50g无水乙醇混合,升温至回流反应5.0hr,脱干溶剂,大量固体析出,加入150g甲苯,滴加9.0g(0.09mol)浓盐酸,大量固体析出,抽滤得17.6g(0.033mol)m-1-b精品。步骤3)m-1-c的制备:将17.6g(0.03mol)m-1-b精品、162g(1.69mol)甲磺酸混合,升温至70~80℃反应5.0hr,降温,将体系倒入500.0g冰水,加入300g甲苯,分层,水洗,有机相脱溶剂得14.8(0.028mol)m-1-c粗品,经柱层析得13.4g(0.026mol)m-1-c精品。步骤4)化合物结构m-1的制备:将13.4g(0.026mol)m-1-c精品、50.0gthf混合,降温至-10℃,滴加0.13mol碘甲烷格式试剂,控制体系温度<-5℃,滴加完毕保温1.0hr,回温至室温保温2.0hr,水解,分液,干燥,脱溶剂得14.2g(0.026mol)产品m-1粗品,,经柱层析得11.7g(0.0216mol)m-1精品。使用hplc-ms来识别该化合物,分子式c38h32n4,检测值[m+1]+=545.72,计算值544.69。化合物结构式一的升华,称取10.0g化合物结构m-1的精品,于真空升华仪中,升华参数为升华真空度2×10-5pa,升华三区温度为285℃,升华二区温度为185℃,升华一区温度为120℃,所设温度均为梯度升温,每15min升高50℃,升高至目标温度后,保温升华5.0hr,升华共得到精品9.1g,hplc:99.9%,升华收率为91.0%。实施例二-实施例六的制备实施例二至实施例六与实施例一实验过程均相同,仅仅原料4,5-二苯基咪唑不同,将4,5-二苯基咪唑按照下表进行更换,即可得到实施例二-实施例六:表二原料与实施例对应表目标产物实施例原料m-1实施例一4,5-二苯基咪唑m-2实施例二4,5-二(2-萘基)咪唑m-3实施例三4,5-二(3,4-二甲基苯基)咪唑m-4实施例四4,5-二(2-吡啶基)咪唑m-5实施例五4,5-二(4-联苯基)咪唑m-6实施例六4,5-二(3,4,5-三甲基苯基)咪唑如上表所示,将m-1制备过程中的原料4,5-二苯基咪唑,更换为4,5-二(2-萘基)咪唑即为实施例二,即可得到m-2;以此类推即可得到实施例二—实施例六。实施例七至实施例十二与实施例一实验过程均相同,仅仅原料4,5-二苯基咪唑及格式试剂不同,将4,5-二苯基咪唑及格式试剂按照下表进行更换,即可得到实施例七至实施例十二:表三原料与实施例对应表如上表所示,将p-1制备过程中的原料4,5-二苯基咪唑,更换为4,5-二(2-萘基)咪唑、将碘甲烷格式试剂更换为溴苯格式试剂即为实施例八,即可得到p-2;以此类推即可得到实施例七—实施例十二。按照化合物样品制备的实施例1中所述的方法制备新型有机光电材料(实施例一至实施例十二),相关化合物ms数据如下表:表四hplc-ms检测数据化合物实施例结构式hplc-ms检测值计算值m-1实施例一c38h32n4545.98544.69m-2实施例二c54h40n4745.69744.92m-3实施例三c46h48n4657.98656.9m-4实施例四c34h28n8549.69548.64m-5实施例五c62h48n4850.23849.07m-6实施例六c50h56n4714.32713.01p-1实施例七c58h40n4793.94792.96p-2实施例八c74h48n4994.23993.2p-3实施例九c66h56n4906.36905.18p-4实施例十c54h36n8797.81796.92p-5实施例十一c82h56n41098.751097.35p-6实施例十二c70h64n4962.54961.28有机电致发光器件可按照本领域方法制备,具体方法为:在高真空条件下,在经过清洗的导电玻璃(氧化铟锡)衬底上依次蒸镀moo3,空穴传输层,发光层,bcp,电子传输层,1nm的lif和120nm的al。用该方法制得如图1所示的器件,按照作为器件的不同功能层可分为:作为发光层的器件一、器件二、器件七、器件八;作为空穴传输层的器件三、器件四、器件九、器件十;作为电子传输层的器件五、器件六、器件十一、器件十二。作为发光层的器件器件一ito/moo3(10nm)/npb(50nm)/化合物结构m-1:ir(piq)2:(acac)(6wt%,30nm)/bcp(10nm)/tpbi(30nm)/lif(1nm)/al(120nm)。器件二ito/moo3(10nm)/npb(50nm)/化合物结构m-2:ir(piq)2:(acac)(6wt%,30nm)/bcp(10nm)/tpbi(30nm)/lif(1nm)/al(120nm)。器件七ito/moo3(10nm)/npb(50nm)/化合物结构p-1:ir(piq)2:(acac)(6wt%,30nm)/bcp(10nm)/tpbi(30nm)/lif(1nm)/al(120nm)。器件八ito/moo3(10nm)/npb(50nm)/化合物结构p-2:ir(piq)2:(acac)(6wt%,30nm)/bcp(10nm)/tpbi(30nm)/lif(1nm)/al(120nm)。作为空穴传输层的器件器件三ito/moo3(10nm)/化合物结构m-3(30nm)/alq3(30nm)/bcp(10nm)/tpbi(30nm)/lif(1nm)/al(120nm)。器件四ito/moo3(10nm)/化合物结构m-4(30nm)/alq3(30nm)/bcp(10nm)/tpbi(30nm)/lif(1nm)/al(120nm)。器件九ito/moo3(10nm)/化合物结构p-3(30nm)/alq3(30nm)/bcp(10nm)/tpbi(30nm)/lif(1nm)/al(120nm)。器件十ito/moo3(10nm)/化合物结构p-4(30nm)/alq3(30nm)/bcp(10nm)/tpbi(30nm)/lif(1nm)/al(120nm)。作为电子传输层的器件器件五ito/moo3(10nm)/npb(50nm)/alq3(30nm)/bcp(10nm)/化合物结构m-5(30nm)/lif(1nm)/al(120nm)。器件六ito/moo3(10nm)/npb(50nm)/alq3(30nm)/bcp(10nm)/化合物结构m-6(30nm)/lif(1nm)/al(120nm)。器件十一ito/moo3(10nm)/npb(50nm)/alq3(30nm)/bcp(10nm)/化合物结构p-5(30nm)/lif(1nm)/al(120nm)。器件十二ito/moo3(10nm)/npb(50nm)/alq3(30nm)/bcp(10nm)/化合物结构p-6(30nm)/lif(1nm)/al(120nm)。对比器件ito/moo3(10nm)/npb(50nm)/alq3(30nm)/bcp(10nm)/tpbi(30nm)/lif(1nm)/al(120nm)。器件的电流-亮度-电压特性是由带有校正过的硅光电二极管的keithley源测量系统(keithley236sourcemeasureunit)完成的,器件的性能数据见表一。表五器件的性能数据以本发明的化合物可作为主体材料所制得的器件一、器件二、器件七、器件八,最高电流效率达到9.3cd/a,最高亮度可达12847cd/m2,本发明的器件在亮度、效率等方面都有明显的优势。作为电子和/或空穴传输材料,能明显降低器件的驱动电压,提高器件效率。以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12
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