感光性纤维及其制造方法_2

文档序号:9872086阅读:来源:国知局
图案的SEM照片 (图3的纤维部分的局部放大图)。
[0076]图5是将由实施例1的纤维制造用组合物得到的纤维在20°C的水中浸渍10分钟后 的光学显微镜照片。
[0077]图6是将由实施例1的纤维制造用组合物得到的纤维在40°C的水中浸渍10分钟后 的光学显微镜照片。
[0078]图7是利用由实施例2的纤维制造用组合物得到的纤维形成的纤维层(静电纺丝后 (图案化前))的SEM照片。
【具体实施方式】
[0079] 1.纤维及其制造方法
[0080] 本发明的纤维的主要特征在于含有:(A)包含在侧链上具有选自羟基、羟甲基及碳 原子数为1~5的烷氧基甲基中的至少1种有机基团的结构单元的高分子化合物(以下也称 为"成分A的高分子化合物"或简称为"成分A");及(B)光产酸剂(以下也称为"成分B的光产 酸剂"或简称为"成分B")。
[0081] 即,本发明的纤维优选为将至少含有成分A的高分子化合物及成分B的光产酸剂的 原料组合物进行纺丝(更优选为静电纺丝)而得到的纤维。
[0082] 本发明的纤维的直径可以根据纤维的用途等适当调整,不受特别限定,从适用于 作为细胞的支持物的基材、及适用于医疗用材料、化妆用材料、加工各种在显示器装置、半 导体中使用的基板时的蚀刻掩模等的观点考虑,本发明的纤维优选为直径为纳米量级(例 如1~1000 nm)的纤维(纳米纤维)及/或微米量级(例如,1~ΙΟΟΟμπι)的纤维(微细纤维)。本 发明中,纤维的直径使用扫描型电子显微镜(SEM)进行测定。
[0083] 具体而言,本发明的纤维的直径优选为IOnm~ΙΟΟΟμπι,更优选为30nm~500μηι,进 一步优选为50nm~1 ΟΟμπι,特别优选为I OOnm~50μηι ο
[0084]本发明的纤维的长度优选相对于上述纤维的直径为1000倍以上。
[0085] 本发明的纤维的总重量例如为I Oyg/cm2以上。
[0086] 本发明的纤维具有所谓"负型"的感光性。即,被曝光部分的化学结构通过交联而 变化,不溶于显影液。这种感光性起因于由光产酸剂产生的酸,在被曝光部分中,由于由光 产酸剂产生的酸的作用,引起例如氨基塑料(aminoplast)交联反应,从而引起分子之间的 交联,形成交联结构,不溶于显影液。
[0087] [成分 A]
[0088] 成分A是"包含在侧链上具有选自羟基、羟甲基及碳原子数为1~5的烷氧基甲基中 的至少1种有机基团的结构单元的高分子化合物",通过以由光产酸剂产生的酸(H +)作为催 化剂,选自羟基、羟甲基及碳原子数为1~5的烷氧基甲基中的至少1种有机基团发生反应, 聚合物链之间发生键合而形成交联结构。
[0089] 在这些有机基团中,从反应性的观点考虑,特别优选为羟基。
[0090] 此处,"碳原子数为1~5的烷氧基甲基"可以是直链状或支链状中的任一种,作为 其具体例子,可以举出甲氧基甲基、乙氧基甲基、正丙氧基甲基、异丙氧基甲基、正丁氧基甲 基、异丁氧基甲基、仲丁氧基甲基、叔丁氧基甲基、正戊氧基甲基、异戊氧基甲基、新戊氧基 甲基、叔戊氧基甲基、1 一乙基丙氧基甲基、2-甲基丁氧基甲基等。该烷氧基甲基的碳原子 数优选为1~4,更优选为1~3。
[0091] 成分A含有(Al)包含通式(1)表示的结构单元的高分子化合物(以下也称为"成分 Al的高分子化合物"或简称为"成分ΑΓ)、及/或(A2)天然高分子(以下也称为"成分A2的天 然高分子"或简称为"成分A2")。
[0093]〔式中,
[0094] R1表示氢原子或甲基,
[0095] Q1表示酯键或酰胺键,
[0096] R2表示碳原子数为1~10的烷基或碳原子数为6~10的芳香族烃基,其中至少1个 氢原子被羟基、羟甲基或碳原子数为1~5的烷氧基甲基取代。〕
[0097] (成分 Al)
[0098] 以下,对通式(1)的各基团的定义进行详细说明。
[0099] R1表示氢原子或甲基。
[0100] Q1表示酯键或酰胺键。
[0101] R2表示碳原子数为1~10的烷基或碳原子数为6~10的芳香族烃基,其中至少1个 氢原子被羟基、羟甲基或碳原子数为1~5的烷氧基甲基取代。
[0102] "碳原子数为1~5的烷氧基甲基"可以是直链状或支链状中的任一种,作为其具体 例子,可以举出与上述相同的基团,优选的碳原子数也与上述相同。
[0103] "碳原子数为1~10的烷基"可以是直链状或支链状中的任一种,作为其具体例子, 可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新 戊基、叔戊基、1 一乙基丙基、正己基、异己基、1,1一二甲基丁基、2,2 -二甲基丁基、3,3-二 甲基丁基、2-乙基丁基、己基、戊基、辛基、壬基、癸基等。该烷基的碳原子数优选为1~6,更 优选为1~4。
[0104] 另外,作为R2中的碳原子数为6~10的芳香族烃基,例如,可以举出苯基、1 一萘基、 2-萘基等。
[0105] 对于R2而言,从在本发明的纤维曝光后、以光产酸剂为催化剂使其作为具有反应 性的交联反应部位而发挥作用的观点考虑,优选为:至少1个氢原子被羟基、羟甲基或碳原 子数为1~5的烷氧基甲基(较优选为羟基)取代的碳原子数为1~10 (较优选为1~6,特别优 选为1~4)的烷基;至少1个氢原子被羟基、羟甲基或碳原子数为1~5的烷氧基甲基(较优选 为羟基)取代的苯基。
[0106] 对于通式(1)表示的结构单元而言,优选的是,R1为氢原子或甲基,Q1为酯键,R2为 至少1个氢原子被羟基取代的碳原子数为1~1〇(较优选为1~6,特别优选为1~4)的烷基。
[0107] 通式(1)表示的结构单元优选为通式(IA)表示的结构单元。
[0109]〔式中,R6与上述R1含义相同,R7与上述R2含义相同。〕
[0110]成分Al可以单独包含1种通式(1)表示的结构单元,也可以包含2种以上。
[0111] 只要不损害本发明的目的,则成分Al还可以包含通式(1)表示的结构单元以外的 结构单元,从使交联反应高效地进行的观点考虑,通式(1)表示的结构单元相对于成分Al的 全部结构单元的含有比例优选为5摩尔%以上,更优选为15摩尔%以上。
[0112] 作为通式(1)表示的结构单元以外的结构单元,例如,可以举出通式(2)表示的结 构单元,
[0114] 〔式中,
[0115] R3表示氢原子或甲基,
[0116] R4及R5可以相同或不同,表示氢原子或者可以被羟基或羧基取代的碳原子数为1~ 4的烷基。〕
[0117] 成分Al可以单独包含1种通式(2)表示的结构单元,也可以包含2种以上。
[0118] 通式(2)的式中的R4及R5所表示的"碳原子数为1~4的烷基",其可以是直链状或支 链状中的任一种,作为其具体例子,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基。
[0119] 本发明中,所谓"可以被羟基或羧基取代",表示上述"碳原子数为1~4的烷基"中 含有的氢原子的一部分或全部可以被羟基或羧基取代。
[0120] 对于通式(2)表示的结构单元而言,更优选的是,R3为氢原子或甲基,R4及R5均为甲 基。
[0121] 对于成分Al的重均分子量而言,从静电纺丝时的纤维特性及感光特性的观点考 虑,优选为1,〇〇〇~1,〇〇〇,〇〇〇的范围,更优选为5,000~500,000的范围,特别优选为10,000 ~200,000的范围。本发明中,所谓"重均分子量",是指利用凝胶渗透色谱法(GPC)测定的换 算为聚苯乙烯的分子量。
[0122] 成分Al可以单独使用,也可以并用2种以上。
[0123] 成分Al可以通过本身已知的方法或以其为基准的方法来制造。例如,可以通过在 适当的溶剂(例如,丙二醇单乙醚等)中使用适当的聚合引发剂(例如,2,2'一偶氮双异丁腈 等)将与各结构单元对应的单体(与通式(1)表示的结构单元对应的单体、通式(1)表示的结 构单元以外的结构单元(优选为与通式(2)表示的结构单元对应的单体))聚合等而进行制 造,但并不限定于此。另外,也可以使用市售品。
[0124] 作为与通式(1)表示的结构单元对应的单体,例如,可以举出(甲基)丙烯酸一2 - 羟基乙酯(例如,CAS号:868 -77 -9的化合物)、(甲基)丙烯酸一2 -羟基丙酯(例如,CAS号: 923 -26 -2的化合物)、(甲基)丙烯酸一4 -羟基丁酯(例如,CAS号:2478 -10 -6的化合 物)、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺(例如,CAS号:923 -02 -4的化合物)、N-(2 -羟乙基)(甲 基)丙烯酰胺(例如,CAS号:5238 - 56 - 2的化合物)、N-(2 -羟丙基)(甲基)丙烯酰胺(例 如,CAS号:26099 - 09 - 2的化合物)、对羟基(甲基)丙稀酰苯胺(p-hydroxy(meth) acrylanilide)(例如,CAS号:19243 - 95 - 9的化合物)、N-甲氧基甲基(甲基)丙稀酰胺、 N-丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺等,优选为(甲基)丙烯酸一 2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸一 2-羟基丙酯、N-甲氧基甲基(甲基)丙烯酰胺或N-丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺,最优选为 (甲基)丙烯酸一 2-羟基乙酯。
[0125] 需要说明的是,本发明中,所谓(甲基)丙烯酸酯化合物,是指丙烯酸酯化合物和甲 基丙烯酸酯化合物两者。例如,(甲基)丙烯酸是指丙烯酸和甲基丙烯酸两者。
[0126] 作为与通式(2)表示的结构单元对应的单体,例如,可以举出N-异丙基(甲基)丙 烯酰胺、N-(1 一甲基丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(1 一乙基丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(1 一 丙基丁基)(甲基)丙烯酰胺、N-(1 一丁基戊基)(甲基)丙烯酰胺、2-羧基异丙基(甲基)丙 烯酰胺、2-羟基异丙基(甲基)丙烯酰胺等,最优选为N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、2-羧基 异丙基(甲基
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