有机材料的双向真空升华提纯设备及连续或非连续提纯法

摘要

本发明涉及有机材料的提纯设备技术领域，尤其涉及一种有机材料双向真空升华提纯设备及连续或非连续提纯方法，属于物理气相沉积技术领域。该设备包括：真空腔体、抽真空装置和冷却装置，在真空腔体内设置有阀门，和两端开口的石英管组件。石英管组件包括串联的收集段和加热段时，可进行升华提纯。石英管组件包括依次串联的粗升华槽、过渡槽和深度升华槽，可进行连续升华提纯。本发明所提供的有机材料连续双向真空升华提纯设备结构简单、易于操作、高效，有效的节省时间的情况下提高有机材料的纯度。连续或非连续的提纯方法均可以显著提高的提纯纯度。

说明书

技术领域

本发明涉及有机材料的提纯设备技术领域，尤其涉及一种有机材料双向真空升华提纯设备及连续或非连续提纯方法，属于物理气相沉积技术领域。

背景技术

近年来，移动互联及平板显示行业的发展，有机发光二极管由其众多的优点，迎来了雨后春笋般的发展，受到了越来越多的关注。其主要的优点有由于有机材料的用途广泛，尤其在很多的光电器件上，体现良好的性能，但是这与有机材料的纯度是密不可分的关系，在有机材料中杂质会直接导致电荷堆积，形成局部电流过大，从而降低光电子器件的效率和寿命，因此有机材料的纯度越高，性能也越好。但是国内的有机材料纯度一直较低，无法满足现阶段产业的需求。

对于现在国内应用的真空提纯设备主要是采用单向升华的方式，主要是根据梯度升温的过程，将杂质和目标产物逐渐分离的过程，特征在于，升华管内的有机化合物根据真空气流的方向扩散，随着温度的梯度降低，实现目标物质的提纯。但是该方法在在加温的过程中，在低温区域时杂质在升华的过程中会附着在前段管壁上，从而造成杂质和目标产物不能有效的分离，从而不能有效的提纯目标产物，同时，有机材料的密度比较小，经常单次加样量不能有效的达到升华仪最大的沉积量，使得不能充分利用升华仪的效用。如果要获得高效高纯目标化合物需要多次提纯，所以我们设计了一种双向升华提纯的方法，有效的解决杂质不能有效分离的方法。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种有机材料的双向真空升华提纯设备。

本发明的目的通过下述技术方案实现的。

一种有机材料的双向真空升华提纯设备，包括：真空腔体、抽真空装置和冷却装置，在所述真空腔体的两端分别设置有第一阀门和第二阀门，在所述真空腔体内设置有两端开口的石英管组件；

所述抽真空装置串联所述冷却装置，所述冷却装置串联所述第一阀门，所述石英管组件的一开口端靠近所述第一阀门；

所述抽真空装置串联所述冷却装置，所述冷却装置串联所述第二阀门，所述石英管组件的另一开口端靠近所述第二阀门。

优选的，所述石英管组件包括串联的收集段和加热段，所述收集段位于靠近所述第一阀门的一侧，所述加热段位于靠近所述第二阀门的一侧。

优选的，所述有机材料的双向真空升华提纯设备还包括对所述加热段加热的加热装置。

本发明还提供了一种有机材料的双向真空升华提纯方法，包括如下步骤：

1)将有机材料放置在石英管组件的加热段中，关闭第一阀门并打开第二阀门，在抽真空至10^-3～10^-4Pa后，对有机材料进行加热，温度控制在有机材料的升华点以下20～50℃，温度持续40～100分钟，小分子量杂质被抽入冷却装置中。

2)关闭第二阀门，打开第一阀门，对有机材料进行加热，温度控制在有机材料的升华点以上0～80℃之间，温度持续60～200分钟，有机材料在石英管组件的收集段中进行沉积。

优选的，所述石英管组件包括依次串联的深度升华槽、过渡槽和粗升华槽，所述深度升华槽位于靠近所述第一阀门的一侧，所述粗升华槽位于靠近所述第二阀门的一侧。

优选的，所述有机材料的双向真空升华提纯设备还包括与所述过渡槽连通的加样槽，在所述过渡槽和所述加样槽之间设置有第五阀门。

优选的，所述石英管组件还包括设置在所述深度升华槽和所述过渡槽之间的第三阀门，以及设置在所述过渡槽和所述粗升华槽之间的第四阀门。

优选的，所述有机材料的双向真空升华提纯设备还包括对所述石英管组件进行加热的加热装置。

本发明还提供了一种有机材料的连续双向真空升华提纯方法，包括如下步骤：

1)将有机材料放置在石英管组件的过渡槽中并关闭第五阀门，关闭第一阀门、第三阀门、第四阀门，并打开第二阀门，在抽真空至10^-3～10^-4Pa后，打开第四阀门，对有机材料进行加热，温度控制在有机材料的升华点以下20～50℃，温度持续40～100分钟，小分子量杂质被抽入冷却装置中。

2)关闭第二阀门，打开第一阀门、第三阀门，对有机材料进行加热，温度控制在有机材料的升华点以上0～80℃之间，温度持续60～200分钟，有机材料在石英管组件内进行升华沉积，升华完成后，通过加样槽向过渡槽内添加新的样品并关闭第五阀门。

3)重复步骤1)和步骤2)n次，进行连续双向真空升华提纯，其中，n≥1。

完成连续双向真空升华提取后，取出升华完成后的有机材料残渣。

更优选的，所述冷却装置为液氮冷井。

本发明所提供的有机材料的双向真空升华提纯设备结构简单、易于操作、高效，有效的节省时间的情况下提高有机材料的纯度，可以进行连续的双向真空升华提纯。

附图说明

图1是本发明所提供的第一实施方式的有机材料的双向真空升华提纯设备的整体结构示意图。

图2是本发明所提供的第二实施方式的有机材料的双向真空升华提纯设备的整体结构示意图。

附图1、2中，各标号所代表的部件列表如下：

1、真空腔体，2、抽真空装置，3、石英管组件，31、收集段，32、加热段，33、深度升华槽，34、过渡槽，35、粗升华槽，36、加样槽，37、第三阀门，38、第四阀门，39、第五阀门，4、第一阀门，5、第二阀门，6、冷却装置，7、加热装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

第一实施方式

如图1所示，一种有机材料的双向真空升华提纯设备，包括：两端开口的圆管状的石英材料的真空腔体1、抽真空装置2、冷却装置6和加热装置7。冷却装置6为液氮冷井。在所述真空腔体1的两端分别设置有第一阀门4和第二阀门5，在所述真空腔体1内设置有两端开口的石英管组件3。所述石英管组件3包括串联的收集段31和加热段32。

所述抽真空装置2串联所述冷却装置6，所述冷却装置6串联所述第一阀门4，所述收集段31位于靠近所述第一阀门4的一侧。

所述抽真空装置2串联所述冷却装置6，所述冷却装置6串联所述第二阀门5，所述加热段32位于靠近所述第二阀门5的一侧。

加热装置7设置在真空腔体1的外部，用于对加热段32加热的。

本发明所提供的有机材料的双向真空升华提纯方法具体如下：

1)将有机材料放置在石英管组件3的加热段32中，关闭第一阀门4并打开第二阀门5，在抽真空至10^-3～10^-4Pa后，对有机材料进行加热，温度控制在有机材料的升华点以下20～50℃，温度持续40～100分钟，小分子量杂质被抽入冷却装置6中。

在达到高真空的条件下，并且在低于升华点温度20-60℃，第一阀门处于关闭状态，第二阀门处于开启状态，有机材料中的杂质由第二阀门进入液氮井被冷凝沉积，当达到一定时间后，化合物中的杂质被去除。

2)关闭第二阀门5，打开第一阀门4，对有机材料进行加热，温度控制在有机材料的升华点以上0～80℃之间，温度持续60～200分钟，有机材料在石英管组件3的收集段31中进行沉积。

关闭第二阀门，打开第一阀门，将温度升高到化合物升华点以上10-100℃，这样化合物就会开始升华，并在温度较低的收集段进行沉积，即是我们需要的高纯化合物。

在本实施方式中，由于在真空腔体的两端设置了阀门，使得在真空腔体的两端形成了双向的两个通道。通过控制两个阀门的工作状态以及对有机材料的加热温度，使得一侧通道用于小分子量杂质的去除，一侧通道用于有机材料的收集，从而巧妙的将小分子量杂质于有机材料进行分离，达到了除杂提纯的目的。

实施例及效果例

本实施例采用三(4-咔唑-9基-苯基)胺(TCTA)为升华样品，升华前样品纯度为96.8％，分别进行多次升华，具体操作流程如下：

1)将有机材料放置在石英管的加热段中，关闭第二阀门并打开第一阀门，在抽真空至10^-3～10^-4Pa后，对有机材料进行加热，温度控制在有机材料的升华点以下20℃，温度持续60分钟，小分子量杂质被抽入冷却装置中。

2)关闭第一阀门，打开第二阀门，继续对有机材料进行加热，温度控制在有机材料的升华点以上40℃之间，温度持续120分钟，有机材料在石英管的收集段中进行沉积。

3)完成升华，关闭加热装置，待温度冷却到室温后，破真空后收集沉积段的化合物，并检测产品的纯度。

采用本发明和传统的提纯设备进行效果对比，其两种装置所获得产品的纯度如下表1所示：

传统方法本专利方法未升华样品96.8％96.8％第一次升华98.6％99.5％第二次升华99.1％99.7％第三次升华99.4％99.8％

对于有机材料升华提纯，如果想获得化合物的纯度越高，升华难度越大，从上表可以看出，本专利所使用的双向升华，有效的实现了目标化合物和杂质的分离，获得更高的纯度。

第二实施方式

如图2所示，一种有机材料的双向真空升华提纯设备，包括：两端开口的圆管状的石英材料的真空腔体1、抽真空装置2、冷却装置6和加热装置7。在所述真空腔体1的两端分别设置有第一阀门4和第二阀门5，在所述真空腔体1内设置有两端开口的石英管组件3。所述石英管组件3包括依次串联的深度升华槽33、过渡槽34和粗升华槽35。在所述深度升华槽33和所述过渡槽34之间设置有第三阀门37。在所述过渡槽34和所述粗升华槽35之间设置有第四阀门38。

所述抽真空装置2串联所述冷却装置6，所述冷却装置6串联所述第一阀门4，所述深度升华槽33位于靠近所述第一阀门4的一侧。

所述抽真空装置2串联所述冷却装置6，所述冷却装置6串联所述第二阀门5，所述粗升华槽35位于靠近所述第二阀门5的一侧。

加热装置7设置在真空腔体1的外部，用于对石英管组件3的深度升华槽33和粗升华槽35等进行加热。

为实现连续的升华提纯，所述有机材料的双向真空升华提纯设备还设置与所述过渡槽34连通的加样槽36。加样槽36可连通至真空腔体1的外部，实现快捷方便的连续加样。过渡槽34和所述加样槽36之间设置有第五阀门39。

本发明所提供的有机材料的连续双向真空升华提纯方法的具体步骤如下：

1)将有机材料放置在石英管组件3的过渡槽34中并关闭第五阀门39，关闭第一阀门4、第三阀门37、第四阀门38，并打开第二阀门5，在抽真空至10^-3～10^-4Pa后，打开第四阀门38，对有机材料进行加热，温度控制在有机材料的升华点以下20～50℃，温度持续40～100分钟，小分子量杂质被抽入冷却装置6中。

在达到高真空的条件下，并且在低于升华点温度20-60℃，第一阀门处于关闭状态，第二阀门处于开启状态，有机材料中的杂质由第二阀门进入液氮井被冷凝沉积，当达到一定时间后，化合物中的杂质被大量的除去。

此步骤完成后，大量的含有少量杂质的材料会沉积在粗升华槽35。

2)关闭第二阀门5，打开第一阀门4、第三阀门37，对有机材料进行加热，温度控制在有机材料的升华点以上0～80℃之间，温度持续60～200分钟，有机材料在石英管组件3进行升华沉积，升华完成后，通过加样槽36向过渡槽34内添加新的样品并关闭第五阀门39。

关闭第二阀门，打开第一阀门、第三阀门，将温度升高到化合物升华点以上10-100℃，这样化合物就会开始升华。此过程中，沉积在粗升华槽35内的杂质含量已经较少的材料，在这一次的升华过程中，大量的转移到深度升华槽33中，从而进一步提高了目标化合物的纯度。

3)重复步骤1)和步骤2)多次，进行连续双向真空升华提纯，提纯完成后取出除杂的有机材料。

在步骤1)和步骤2的重复过程中，有机材料的纯度经过多次的在粗升华槽35和深度升华槽33的来回中，杂质不断被去除，从而进一步提高了目标化合物的纯度。

在本实施方式中，由于在真空腔体的两端设置了阀门，使得在真空腔体的两端形成了双向的两个通道。通过控制四个阀门的工作状态以及对有机材料的加热温度，使得一侧通道用于小分子量杂质的去除，一侧通道用于有机材料的收集。并且，基于有机材料在粗升华槽35和深度升华槽33的反复的升华、沉淀中，将小分子量杂质于有机材料最大可能的进行分离，达到了除杂提纯的目的。

实施例及效果例

本实施例采用三(4-咔唑-9基-苯基)胺(TCTA)为升华样品，升华前样品纯度为96.8％，分别进行多次升华，具体操作流程如下：

1)将有机材料放置在石英管组件的过渡槽中并关闭第五阀门，关闭第一阀门、第三阀门、第四阀门，并打开第二阀门，在抽真空至10^-3～10^-4Pa后，打开第四阀门，对有机材料进行加热，温度控制在有机材料的升华点以下20℃，温度持续60分钟，小分子量杂质被抽入冷却装置中，大量有机材料沉淀在粗升华槽内。

2)关闭第二阀门，打开第一阀门、第三阀门，对有机材料进行加热，温度控制在有机材料的升华点以上40℃之间，温度持续120分钟，有机材料在石英管组件的深度升华槽中进行沉积，沉淀完成后，通过加样槽向过渡槽内添加新的样品并关闭第五阀门；

3)加新的有机材料，重复步骤3次。

4)完成升华，关闭加热装置，待温度冷却到室温后，破真空后收集沉积段的化合物，并检测产品的纯度。

采用本发明和传统的提纯设备进行效果对比，其两种装置所获得产品的纯度如下表2所示：

传统方法本专利方法未升华样品96.8％96.8％升华纯度98.6％99.2％升华量200g600g

对于有机材料升华提纯，如果想获得化合物的纯度越高，升华难度越大，从上表可以看出，本专利所提供的连续双向升华，有效的实现了目标化合物和杂质的分离，获得更高的纯度。相对于普通的非连续真空升华，目标化合的升华量进一步得到了提升。

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。