Исследование тепло-физических характеристик образцов n,n’-ди-(1-нафтил)-n,n’-дифенилбензидина и n,n’-ди-(3-метилфенил)-n,n’-дифенилбензидина методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 543.57:547

С.В. Красильников*, А.Г. Чередниченко

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047, Москва, Миусская пл., д.9 *e-mail: san@rctu.ru

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛО-ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБРАЗЦОВ ]Ч,]Ч'-ДИ-(1-НАФТИЛ)-]Ч,]Ч'-ДИФЕНИЛБЕНЗИДИНА И ]Ч,]Ч'-ДИ-(3-МЕТИЛФЕНИЛ)-]Ч,]Ч'-ДИФЕНИЛБЕНЗИДИНА МЕТОДОМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ СКАНИРУЮЩЕЙ КАЛОРИМЕТРИИ (ДСК)

Аннотация

Исследованы тепло-физические характеристики ^№-ди-(1-нафтил)-Ы,№-дифенилбензидина и ^№-ди-(3-метилфенил)-Ы,№-дифенилбензидина, которые используются для формирования дырочно-транспортных слоев в OLED-устройствах. Полученные экспериментальные данные были использованы для расчета режимов формирования наноразмерных пленочных слоев методом вакуумного термического напыления.

Ключевые слова: дифференциальная сканирующая калориметрия, органические люминофоры, органические электролюминесцентные структуры, OLED-устройства

Современные ОЬБВ-устройства представляют собою многослойную наноразмерную структуру, в которой каждый слой имеет свое функциональное значение. Среди материалов, используемых в ОЬББ-технологии, заметное место занимают ароматические производные бензидина [1]. Эти соединения являются обязательными составляющими любой ОЬББ-структуры и применяются для формирования дырочно-транспортных слоев. Наиболее известными и практически значимыми представителями соединений этого класса являются N,N'-№-(1-нафтил)-Ы^'-дифенилбензидин и N,N'-№-(3-метилфенил)-N,N'-дифенилбензидин [2]. Поэтому изучение свойств этих соединений является актуальной задачей.

Среди методов формирования многослойной тонкопленочной структуры в настоящее время наибольшее практическое значение имеет метод вакуумного термического напыления [3]. Для правильного выбора режима работы оборудования необходимо точно знать различные тепло-физические характеристики используемого материала

(температуры плавления, стеклования, разложения и т.д.). Эти характеристики могут быть получены в ходе проведения термического анализа исследуемых образцов органических люминесцентных материалов методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) [4-5].

ДСЩмВтЛиг) 'эюо

279.6 "С

284 9 'С, -2.018 мВт/мг

SO 100 150 200 250 300 350 400 450 Tewiepa*>pa ГС

Рисунок 1. Результаты ДСК-анализа образца N,N'^h-(1-нафтил)-N,N'-дифенилбензидина.

Все исследования продили на установке «Netzsch STA 449 F3 Jupiter», предназначенной для проведения синхронного термического анализа органических и неорганических соединений различного состава. Принцип синхронного термического анализа заключается в одновременной регистрации изменения массы в зависимости от температуры образца и сравнении тепловых потоков от нагревателя к испытуемому образцу и от нагревателя к эталону. В результате этого анализа получают зависимости, представляющие собою термогравиметрическую кривую и кривую дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). В качестве объектов исследования были использованы синтезированные образцы №-ди-(1-нафтил)-К,№-дифенилбензидина и ^№-ди-(3-метилфенилил)-Ы^' -дифенилбензидина, очищенные методом вакуумной сублимации. Содержание основного вещества в анализируемых объектах контролировалось методами масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, оптической люминесцентной микроскопии и составляло не менее 99,95 % вес.

В результате проведенных исследований были определены теплоемкость, температурные интервалы и тепловой эффект процесса плавления образца N,N'-ди-( 1 -нафтил)-К,№-дифенилбензидина. Полученные результаты представлены на рис. 1.

m Температура ГС

Рисунок 2. Результаты ДСК-анализа образца N,N'-ди-(3-метилфенил)-^№-дифенилбензидина.

Изменение строения исследуемого соединения экспериментальные данные свидетельствует о низкой за счет замены 1-нафтильного фрагмента на 3- летучести и высокой термической стабильности метилфенильный заместитель приводит к получению исследованных образцов (рис.3). ^№-ди-(3 -метилфенилил)-К,№-дифенилбензидина и значительным изменениям тепло-физических характеристик (рис.2). В результате образец К,№-ди-(3-метилфенилил)-К,№ -дифенилбензидина имеет более низкую температуру плавления и теплоемкость, чем аналогичный образец К,№-ди-(1-нафтил)-К,№-дифенилбензидина. Результаты термического анализа представлены на рис. 2.

Важным параметром, позволяющим определить поведение органического люминесцентного материала в ходе его нагрева, является зависимость потери веса исследуемого образца от температуры. Для процессов вакуумного термического напыления эти данные имеют очень важное значение. Именно они позволяют сделать выводы о термической стабильности исследуемого объекта. Анализ этих результатов показал, что поведение образцов анализируемых материалов в условиях нагрева практически не зависит от их строения. До температуры 200 оС вес образцов К,№-ди-(3-метилфенилил)-Ы,№--дифенилбензидина и NN'-ди- использованы для выбора условий вакуумного (1-нафтил)-Ы,№--дифенилбензидина практически не термического напыления дырочно-транспортных меняется, а до температуры 400 оС общая потеря веса слоев флуоресцентных и фосфоресцентных OLED-составляет менее 3 % от начального значения. Эти структур.

Красильников Сергей Валерьевич - аспирант кафедры химии и технологии кристаллов РХТУ им. Д.И.Менделеева, Россия, Москва

Чередниченко Александр Генрихович - к.х.н., ведущий научный сотрудник кафедры химии и технологии кристаллов РХТУ им. Д.И.Менделеева, Россия, Москва

Литература

1. K.Mullen, U. Scherf. Organic Light-Emitting Devices. Wiley -VCH. 2006. - 472 p.

2. F.So. Organic electronics. Materials. Processing. Devices and Application. New York.: CRC Press. 2010. - 568 р.

3.М.Н.Бочкарев, А.Г.Витухновский, М.А.Каткова. Органические светоизлучающие диоды (OLED). Н.Новгород.: Деком., 2011. - 359 с.

4.M.E.Brown. Introduction of thermal analysis. N.-Y., Acad.Pub. 2001.- 264 p.

5.В.А.Бернстейн, В.М.Егоров. Дифференциальная сканирующая калориметрия в физикохимии полимеров. Л.: Химия. 1990.- 256 с.

Krasilnikov Sergey Valeryvich*, Cherednichenko Aleksandr Genrihovich D.I.Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia, 125047, Moscow, Russia *e-mail: san@rctu.ru

INVESTIGATION OF THERMAL PROPERTIES OF N,N'-DI-(3-METHYLPHENYL)-N,N'-DIPHENYLBENZIDINE AND N,N'-DI-(1-NAPHTHYL)-N,N'-DIPHENYLBENZIDINE DIFFERENTIAL SCANNING CALORIMETRY

Abstract

The thermophysics properties of N,N'-di-(3-methylphenyl)-N,N'-diphenylbenzidine и N,N'-di-(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine was studied by differential scanning calorimetry (DSC). Heat capacity, melting temperature and heat of fusion were determined.

Key words: organics electroluminophores, thermal analisys, differential scanning calorimetry (DSC), OLED-technology

тг/%

Рисунок 3. Результаты сравнительного анализа дифференциальной кривой потери веса образцов ^№-ди-

(1-нафтил)-^№-дифенилбензидина (нижняя кривая) и ^№-ди-(3-метилфенил)-^№-дифенилбензидина (верхняя кривая).

Полученные экспериментальные данные были