有机固体材料新型纯化方法技术

本发明专利技术涉及有机固体材料新型纯化方法，包括在真空或低压状态下的待纯化物质的蒸馏和杂质与产物收集步骤，其特征在于蒸馏步骤采用阶梯方式加热，先将待纯化物质加入蒸馏容器中，将蒸馏容器和产物收集容器加热升温至T1并保温T1，由杂质收集容器收集；然后继续加热蒸馏容器至T2，蒸出全部产物，由产物收集容器收集。经过综合比较，本发明专利技术的蒸馏装置和纯化方法，相对于电子工业中纯化固体常用的升华设备及其方法，具有设备成本更低、纯化速度更快、产率更高、耗能更少、粉尘危害更小的优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一种化学物质的纯化方法和装置，特别是涉及一种有机固体(光电)材料的新型纯化方法，尤其是针对在真空加热状态下存在液相的有机固体(光电)材料的提纯方法。
技术介绍
近年来随着有机光电材料的发展，对固体类有机材料的大规模纯化设备和方法又提出来了更高的要求。常用的固体有机材料纯化方法有重结晶、过层析柱、溶剂洗涤等，但这些方法已经不适用于有机光电类材料的提纯要求，因为通过这些化学纯化方法获得的材料难以达到99.5%以上的高纯度，而且材料中残留的溶剂会对有机光电器件的真空制程产生不良影响。所以国内外材料生产商普遍采用升华的方法来纯化材料以达到有机电子工业对材料高纯度的要求。然而，由于物质物理性质的不同，固体有机材料在利用升华仪纯化过程中经历的物理过程也存在区别，大致上可以分为两类:第一类为“固体一气体一固体”的转变历程；第二类为“固体一液体一气体一固体(液体)”的转变历程。第一类物质不经过液态直接升华，例如常用的电子传输材料aiq3。而第二类物质也广泛存在，例如三芳基胺类的材料在升华仪中的纯化过程属于第二类转变历程，该类材料的气化温度Te要高于熔点Tm。这类物质通过升华仪提纯往往存在一些问题:一方面气化的材料在温度介于Te和Tm之间的区域冷凝下来之后，会以液体形式存在，容易造成液体串流到其它区域而被污染；另一方面该类材料的玻璃化转变温度通常要大于室温，因此液体冷凝后会结块，造成产品收集、研磨和分装方面的困难。由于这类Tm〈Te类型的固体在加热后会转变成液态，因此考虑采用蒸馏的方式来纯化此类物质。但是，传统的蒸馏纯化方法针对的是常温常压下为液体的物质，例如酒精、油类、海水等。这类物质只需在较低温度、减压条件下对液体进行加热，不同成分的纯品即会按照沸点由低到高的顺序依次被蒸馏出，通过冷凝进行分别收集，达到纯化效果。针对这些液体类物质的工业蒸馏设备已经十分成熟，但这类针对液体的蒸馏装置和工艺不适合固体类有机物的纯化。工业上也有针对固体物质的蒸馏设备，例如锂、锌的蒸馏设备，以及分子蒸馏设备等，但因为这些设备结构复杂、体积庞大、成本高昂，对于有机固体(光电)材料的纯化不具有好的经济性。
技术实现思路
针对上述在真空加热状态下的气化温度(Te)接近或大于其熔点(Tm)的有机光电材料的提纯问题，本专利技术专利提供一种新型纯化有机固体的方法，能将杂质和产物分别收集，利用该方法可使产品纯度达到99.5%以上的水平，且该方法相对行业内普遍采用的升华方法，具有设备成本更低、纯化速度更快、产率更高、耗能更少、粉尘危害更小以及可增加蒸镀坩埚内材料添加量的优势。有机固体材料的新型纯化方法，包括在真空或低压状态下的待纯化物质的蒸馏和杂质与产物收集步骤，其特征在于蒸馏步骤采用阶梯方式加热，所述阶梯加热方法为:先将待纯化物质加入蒸馏容器中，将蒸馏容器和产物收集容器加热升温至T1，保温T1，除净低沸点或低升华温度杂质，由杂质收集容器收集；然后继续加热蒸馏容器至T2使待纯化物质沸腾，保温T2，蒸出全部产物，由产物收集容器收集；所述T1大于或等于低沸点或低升华温度杂质的液-气转变温度，且T1高于产物的熔点温度Tm，T2大于或等于产物的液-气转变温度，且T2小于产物的分解温度Td，所述蒸馏容器、产物收集容器、杂质收集容器相互连通，所述有机固体材料为任何于真空状态下升华时必先转变为液态的有机固体材料。所述蒸馏工序前有待纯化物质的熔化步骤，所述熔化步骤是待纯化物质在固体液化器中被加热熔化，所述固体液化器通过可开关的高温阀门与蒸馏容器连通。所述固体液化器中还通入有保护气体。所述保护气体为氮气或氩气。所述T1高于低沸点或低升华温度杂质的挥发温度，且低于产物的沸点Tb。所述T2大于产物的沸点Tb。 所述固体液化器内的温度大于产物的熔点。所述低压为<10Pa。所述蒸出全部产物后，停止加热蒸馏容器和产物收集容器，待冷却至50°C以下后解除真空取出产物。该本专利技术纯化方法是一种针对在真空加热状态下的气化温度(Te)接近或大于其熔点(Tm)、沸点(Tb)小于分解温度(Td)的有机光电材料的纯化方法。原料在蒸馏容器内被加热至液化，之后按照阶梯方式升温依次将低沸点(或低升华温度)的杂质和较高沸点的产品蒸出；产物收集容器被加热并保持在一定温度，该温度高于杂质的沸点(或升华温度)但低于产物的沸点，产物冷凝下来，而杂质被驱离至杂质收集容器；杂质收集容器处于足够低的温度，杂质在此冷凝；真空系统连接于杂质收集容器的末端，为蒸馏容器、产物收集容器和杂质收集容器提供高真空，降低产物和杂质的沸点(升华温度)。纯化作业过程具有批次连续性从而有利于大规模生产；固体在固体液化器中被熔化并维持在液态，打开高温阀门，由于固体液化器与蒸馏器中的压差，液态原料被吸入蒸馏器中，在蒸馏器中被加热蒸馏，蒸馏出的产物在产物收集器冷凝聚集，蒸馏(升华)出的杂质在杂质收集器冷凝聚集；蒸馏器内的原料纯化完毕后，可以立即从固体液化器中补充新的一批原料到蒸馏器中继续蒸馏，保证大规模连续性生产的需求。所述保护气体可以是氮气、氩气，或其他对提纯物质具有惰性的气体，保护产物在加热过程中不被氧化。待蒸馏容器内大部分物料蒸馏掉之后，停止加热，待系统冷却至50°C以下后解除真空取出样品。工作原理:目前有机光电材料大部分是具有一定共轭程度的小分子化合物，工业上合成此类共轭小分子一般采用金属催化反应，产物中的杂质主要是在合成过程中引进或残留。根据仪器分析，杂质主要分为两类:一类是金属催化剂，该类杂质难以升华或者蒸馏，是高温纯化过程的主要残留物；另一类是催化反应进行不彻底而残留下的分子量较小的中间产物，该类杂质比产物的分子量更小，更容易被蒸馏或者升华。针对以上两类杂质，先在较高但低于产物沸点的温度，将第二类杂质蒸馏(升华)出来，让其冷凝在杂质收集容器。第二类杂质除尽之后，升高蒸馏容器温度达到产物沸点，让产物蒸馏出并在产物收集容器冷凝。第一类杂质无法蒸馏而残留在蒸馏容器。【附图说明】图1本专利技术的工艺流程图。【具体实施方式】实施例1利用本专利技术的方法对100g有机发光二极管(0LED)空穴传输材料NPB粗品进行纯化。NPB在室温下为固体，其熔点为280°C左右，粗品的HPLC纯度为97.5%，需要通过蒸馏使其纯度达到99.5%以上。具体当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
有机固体材料的新型纯化方法，包括在真空或低压状态下的待纯化物质的蒸馏和杂质与产物收集步骤，其特征在于蒸馏步骤采用阶梯方式加热，所述阶梯加热方法为：先将待纯化物质加入蒸馏容器中，将蒸馏容器和产物收集容器加热升温至T1，保温T1，除净低沸点或低升华温度杂质，由杂质收集容器收集；然后继续加热蒸馏容器至T2使待纯化物质沸腾，保温T2，蒸出全部产物，由产物收集容器收集；所述T1大于或等于低沸点或低升华温度杂质的液‑气转变温度，且T1高于产物的熔点温度Tm，T2大于或等于产物的液‑气转变温度，且T2小于产物的分解温度Td，所述蒸馏容器、产物收集容器、杂质收集容器相互连通，所述有机固体材料为任何于真空状态下升华时必先转变为液态的有机固体材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁锦鸿，李哲，戴雷，陈金鑫，蔡丽菲，
申请(专利权)人：广东阿格蕾雅光电材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44