一种可溶液加工的以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种可溶液加工的以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料及其制备方法与应用。该双极性小分子主体材料具有良好的电子和空穴传输性能，具有较高的三线态能级，可以平衡载流子的注入与传输，使得更多的电子与空穴有效复合产生激子，从而提高基于该双极性小分子主体材料的器件的发光效率。本发明专利技术以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料通过Suzuki反应制备得到。该双极性小分子主体材料在有机溶剂中有良好的溶解性，适合溶液加工，在制备电致发光器件中有着广泛的应用前景。

Bipolar small molecular body material capable of being processed with nuclear fluorene unit as core, and preparation method and application thereof

The invention discloses a bipolar small molecular body material which can be processed with a nuclear fluorene unit as a nucleus, and a preparation method and an application thereof. The small molecular bipolar host material with electron and hole transport properties, three line state level is high, can balance the carrier injection and transmission, so that more effective recombination of electron and hole exciton, so as to improve the luminous efficiency of the device of the bipolar host material based on small molecules. The present invention is prepared by a Suzuki reaction with a small core material of the core of the fluorene fluorene unit. The bipolar small molecule material has good solubility in organic solvent and is suitable for solution processing, and has a wide application prospect in the preparation of electroluminescent devices.

【技术实现步骤摘要】
一种可溶液加工的以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料及其制备方法与应用
本专利技术属于有机光电
，具体涉及一种以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料及其制备方法与应用。
技术介绍
有机发光二极管(OLED)因具有高效、低电压驱动，易于大面积制备等优点得到人们广泛的关注。1987年美国柯达公司的邓青云博士采用三明治器件结构研制出了OLED器件在10V直流电压驱动下发光亮度可达到1000cdm-2，使OLED获得了划时代的发展。有机发光二极管的核心部位是发光层材料。为了降低发光材料的浓度猝灭从而提高器件效率，一般将发光材料以1％-10％的质量比掺杂到一定的主体材料中，故而主体材料分子对器件性能起着至关重要的角色。双极性小分子一般指将电子给体单元与电子受体单元同时引入到一个分子结构中，从而实现电子和空穴的平衡传输以最大效率地利用激子，提高器件效率。且双极性小分子的结构使得器件的结构简化。另一方面，基于溶液加工的有机发光二极管由于制备成本更低，材料延展性更好，可用于大规模生产引起了人们的广泛关注。这种新型的技术正在逐步走向工业化生产，因而开发基于溶液加工的双极性小分子主体材料具有实用化价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料，该材料具有良好的电子和空穴传输性能，具有较高的三线态能级，可以平衡载流子的注入与传输，使得更多的电子与空穴有效复合产生激子，从而提高基于该双极性小分子主体材料的器件的发光效率。本专利技术的目的还在于提供所述以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料的制备方法。本专利技术的目的还在于可以采用有机溶剂进行加工，提供所述以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料在制备发光二极管中的应用。本专利技术的具体技术方案如下。一种可溶液加工的以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料，化学结构式如下：式中，X为C、N、O、Si、S或Se原子；R1为碳原子数1-30的直链或者支链烷基；Ar为吸电子单元。进一步地，吸电子单元Ar为如下结构式中的任意一种：式中，R为碳原子数1-30的直链或者支链烷基。所述的一种可溶液加工的以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料，通过将杂原子引入芴9位，调节连接的受体单元，得到分子量较大的受体-给体-受体(A-D-A)分子结构的主体材料，使材料得以应用于成本更低的溶液加工工艺。以杂核芴为核，一方面使9位上的杂原子具有一定的给电子特性，另一方面则很好地改善材料在有机溶剂中的溶解性。所述的一种可溶液加工的以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料的制备方法，包括如下步骤：氮气气氛下，将杂核芴单体及含Ar吸电子单元的硼酸酯单体通过Suzuki聚合反应，制备得到所述以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料。进一步地，所述杂核芴单体与吸电子单元的硼酸酯单体的摩尔比为1:2.0～2.3。进一步地，所述Suzuki反应采用Pd(PPh3)4为催化剂。进一步地，所述Suzuki反应的温度为110～120℃，时间为10～12小时。所述的一种可溶液加工的以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料应用于制备发光二极管或平板显示器的发光层，将以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料与辅助发光材料用有机溶剂溶解，再通过旋涂、喷墨打印或印刷方法成膜，得到发光二极管或平板显示器的发光层。进一步地，所述辅助发光材料包括三(2-苯基吡啶)合铱的衍生物(IrG)。进一步地，所述双极性小分子主体材料与辅助发光材料的质量比为9:1～99:1。进一步地，所述有机溶剂包括乙醇。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术首次使用杂核芴为中心合成了双极性小分子材料，合成方法简单，容易提纯，有利于工业化应用。(2)本专利技术制备的双极性小分子材料具有良好的溶解性、成膜性和薄膜形态稳定性，基于该双极性小分子材料的发光层在制备器件时不用退火处理，使得制备工艺简单。(3)本专利技术的双极性小分子主体材料具有良好的电子和空穴传输性能，保证了基于该双极性小分子材料的发光层中载流子的平衡传输，从而显著提高了器件的效率。附图说明图1为实施例制备的双极性小分子主体材料TF的1HNMR谱图；图2为实施例制备的双极性小分子主体材料TF在薄膜状态下的紫外-可见吸收光谱及光致发光谱图；图3为实施例制备的双极性小分子主体材料TF的电化学测试曲线图；图4为基于实施例制备的双极性小分子主体材料TF掺杂绿光小分子IrG的制备的电致发光器件的电致发光图谱。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例12-溴-7,7-二甲基-5,7-二氢茚并[2,1-b]咔唑的制备化学反应方程式如下所示：氮气气氛，0℃下，将N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)(1.25g,7mmol)分三批次加入含7,7-二甲基-5,7-二氢茚并[2,1-b]咔唑(1.98g,7mmol)的100mLDMF溶液中；体系在0℃下反应6小时后，加入去离子水淬灭，结束反应；用二氯甲烷萃取，有机相合并用无水硫酸镁干燥，旋干；粗产物用石油醚/二氯甲烷过柱，收集产品并烘干，得1.98g白色粉末，产率78％。1HNMR、13CNMR、MS和元素分析结果表明所得到的化合物为目标产物。实施例22-溴-5-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪基)-7,7-二甲基-5,7-二氢茚并[2,1-b]咔唑的制备化学反应方程式如下所示：氮气气氛，取2-溴-7,7-二甲基-5,7-二氢茚并[2,1-b]咔唑(1.3g,3.5mmol)溶于100mL二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌情况下，向体系加入(153mg,3.85mmol)NaH(60％在矿物油里)；体系在室温下搅拌1小时后，逐滴加入100mL含2-氯-4，6-二苯基-1,3,5-三嗪(1.12g,4.2mmol)的四氢呋喃溶液；在室温下搅拌12h后，将反应液倒入冰水淬灭，结束反应；二氯甲烷萃取，合并有机相用无水硫酸镁干燥，旋干；粗产物用甲苯重结晶收集产品并烘干后，得白色粉末1.97g(3.32mmol)，产率95％。1HNMR、13CNMR、MS和元素分析结果表明所得到的化合物为目标产物。实施例32-硼酸酯-5-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪基)-7,7-二甲基-5,7-二氢茚并[2,1-b]咔唑的制备化学反应方程式如下所示：氮气气氛，将2-溴-5-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪基)-7,7-二甲基-5,7-二氢茚并[2,1-b]咔唑(300mg,0.5mmol)、连硼酸频那醇酯(140mg,0.55mmol)和乙酸钾(130mg,1.325mmol)依次加入30mL1,4-二氧六环中，并搅拌进行溶解。体系在室温搅拌20分钟后，用双排管抽换气三次，迅速加入催化剂Pd(pddf)Cl2(74mg,0.1mmol)，将体系升温至110℃回流反应8小时后，停止反应；待体系冷却至室温后，加入40mL二氯甲烷以及100mL水淬灭反应，二氯甲烷萃取，分离合并有机相并由无水硫酸镁干燥，旋干；粗产物乙醇重结晶，产物收集烘干后，得白色粉末253mg，产率79％。1HNMR、13CNMR、MS和元素分析结果表明所得到的化合物为目标产物。实施例44,6-二(5-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪基)-7,7-二甲基-5,7-二氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可溶液加工的以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料，其特征在于，具有如下化学结构式：

【技术特征摘要】
1.一种可溶液加工的以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料，其特征在于，具有如下化学结构式：式中，X为C、N、O、Si、S或Se原子；R1为碳原子数1-30的直链或者支链烷基；Ar为吸电子单元。2.根据权利要求1所述的一种可溶液加工的以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料，其特征在于，吸电子单元Ar为如下结构式中的任意一种：式中，R为碳原子数1-30的直链或者支链烷基。3.权利要求1或2所述的一种可溶液加工的以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：氮气气氛下，将杂核芴单体及含Ar吸电子单元的硼酸酯单体通过Suzuki聚合反应，制备得到所述以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料。4.根据权利要求3所述的一种可溶液加工的以杂核芴单元为核的双极性小分子主体材料的制备方法，其特征在于，所述杂核芴单体与吸电子单元的硼酸酯单体的摩尔比为1:2.0～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：应磊，王雪，郭婷，杨伟，彭俊彪，曹镛，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44