The role of molecular volume and the shape of the hole transport molecule in the morphology of model charge transport composites.

We present a study of the morphology and molecular interactions in a model charge transport composite with 1,1-bis(di-4-tolylaminophenyl) cyclohexane (TAPC) as the hole transport molecule in bisphenol-A polycarbonate (BPAPC) and cyclohexyl polycarbonate, also known as bisphenol-Z polycarbonate (PCZ). Solution NMR shows that while there is aromatic interaction between the phenyl groups of the polycarbonate and TAPC, the broadening of the peaks corresponding to the latter indicates a decrease in the rotational motion. FTIR spectroscopy also exhibits frequency shifts of the aromatic C–H absorption peaks, which parallels the extent of the depression of the glass transition temperature (Tg) of the polycarbonate. These are compared with the previous results for N,N-diphenyl-N,N-bis(3-methylphenyl)-[1,1-biphenyl]-4,4-diamine (TPD) and tri-p-tolylamine (TTA), and the differences are rationalized on the basis of the molecular shape and van der Waals volume of the small molecules. It is proposed that when the polycarbonate is in a random coil conformation, spherical small molecules (e.g., TAPC and TTA) reduce the glass transition temperature much more than a rodlike small molecule (e.g., TPD). Annealing at a temperature just below the Tg of the polycarbonate was used as a means of simulating accelerated ageing. Upon annealing, phase separation and crystallization of TAPC occurs and leads to a recovery of the Tg of the polymer significantly. The Tg recovery in this case is much more significant than in the case of TPD. The average crystal sizes are about ten times smaller than the crystals obtained in the case of TPD for the same temperature of annealing. To enhance the charge mobility, it might actually be advantageous to induce submicron crystals of the small molecule, while keeping the film transparent. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

On a étudié la morphologie et les interactions moléculaires dans un modèle de transport de charge composite comportant un 1,1-bis(di-4-tolylaminophényl)cyclohexane « TAPC » comme molécule du trou de transport dans un mélange de polycarbonate de bisphénol-A « BPAPC » et de polycarbonate de cyclohexyle, aussi connu sous le nom de polycarbonate de bisphénol-Z « PCZ ». Les spectres de RMN en solution montrent que, même s’il existe une interaction aromatique entre les groupements phényles du polycarbonate et le « TAPC », l’élargissement des pics correspondants aux derniers suggèrent qu’il se produit une diminution du mouvement rotationnel. Les spectres IR à transformée de Fourier présentent aussi des déplacements de fréquence des pics d’absorption des C–H aromatiques, parallèles au taux de dépression de la température Tg du polycarbonate. On a comparé ces résultats à ceux obtenus antérieurement avec la N,N-diphényl-N,N-bis(3-méthylphényl)-[1,1-biphényl]-4,4-diamine « TPD » et la tri-p-tolylamine « TTA » et on a rationalisé les différences sur la base de la forme moléculaire et du volume de van der Waals des petites molécules. On suggère que lorsque le polycarbonate se trouve dans une conformation pelote aléatoire, les petites molécules sphériques (telles le « TPAC » et la « TTA ») réduisent beaucoup plus la température de transition vitreuse qu’une petite molécule en forme de bâtonnet (telle la « TPD »). On a utilisé une température de recuisson juste inférieure à la valeur de Tg du polycarbonate dans le but de stimuler une accélération du vieillissement. Par recuisson, il se produit une séparation de phase et une cristallisation du « TAPC » qui conduit à une récupération significative de la Tg du polymère. La récupération de la Tg dans ce cas est beaucoup plus significative que dans le cas de la « TDP ». Les tailles moyennes des cristaux sont environ dix fois plus petites que celles des cristaux obtenus dans le cas de la « TDP » pour la même température de recuisson. Dans le but d’augmenter la mobilité de la charge, il pourrait être avantageux d’induire des cristaux sous-micron de la petite molécule tout en maintenant le film transparent. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

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