一种光刻胶及其制备方法与流程

本发明涉及一种半导体光电显示材料领域，尤其是涉及一种具备自愈合性能的光刻胶材料。

背景技术：

一般材料在使用过程中难免会产生刮擦，摩擦等外力损伤，大大缩短材料的使用寿命，所以对于共价交联形成的光刻胶材料难以再次回收利用，造成了巨大的材料资源浪费，并且对环境和能源造成压力。

通过超分子化学实现自愈合即引入非共价作用力构筑超分子材料。这些作用力主要包括：氢键，金属配位，π-π堆叠，静电相互作用，主客体相互作用等方法设计了很多种类的自愈合材料。

制备具备自愈合性能的材料的方法主要有直接掺加和原位合成(两种方法。第一种方法易造成无机粒子团聚、粒子流失等问题，并且影响材料的性能；第二种方法虽然可以在一定程度上解决粒子团聚的问题，但仍存在粒子流失的问题。光刻胶材料应用于基底单体的表面，直接与nozzle接触，很容易造成机械损伤而降低良率，若光刻胶材料具备自愈合功能，一方面可以大大延长光刻胶涂胶材料的服役时间，另一方面也降低了在光刻胶涂胶在使用过程中的维护费用，最重要的是能够更好的自主的进行愈合增加生产良率的可能性。而目前的光刻胶材料均不具备自愈合功能。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种光刻胶及其制备方法，可以有效解决了光刻胶不具备自愈合能力的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光刻胶，其原料包括：主体分子、改性单体以及基底单体；所述主体分子为多聚环糊精；

所述改性单体的分子结构式为：

所述基底单体的结构式为：

所述光刻胶的结构式为：

进一步地，所述改性单体是由第一单体化合物和第二单体化合物合成，其中，所述第一单体化合物的结构式为：

所述第二单体化合物的结构式为：

本发明另一目的提供一种光刻胶的制备方法，包括，提供主体分子、改性单体、基底单体以及催化剂；通过将所述主体分子与改性单体进行反应得到组装体；将所述组装体与所述基底单体在催化剂作用下共聚反应，得到光刻胶。

进一步地，还包括提供主体分子步骤：将环糊精加入到第一溶剂中溶解得到第一混合溶液；待所述第一混合溶液加入第二溶剂得到第二混合溶液；快速搅拌所述第二混合溶液并添加第三溶剂得到第三混合溶液后停止反应；旋转蒸发所述第三混合溶液除去丙酮后得到第四混合溶液；将所述第四混合溶液溶解在无离子的水中得到第五混合溶液；将第四溶剂加入到所述第五混合溶液中得到第六混合溶液；将所述第六混合溶液透析，并通过冻干分离得到主体分子材料。

进一步地，在提供改性单体步骤中，包括：将金刚烷甲酸加入到第五溶剂得到第七混合溶液；搅拌所述第七混合溶液并旋蒸得到第八混合溶液；在所述第八混合溶液中加入具有甲基丙烯酸羟乙酯的第六溶剂中，所述第八混合溶液中的金刚烷基团与所述甲基丙烯酸羟乙酯得到第一单体聚合物，所述第一单体聚合物的结构式为

将第二单体聚合物加入到所述第一单体聚合物中形成所述第九混合溶液；所述第二单体化合物的结构式为：

搅拌所述第九混合后溶液静置，抽滤获得改性单体的溶液。

进一步地，在得到组装体步骤中，包括：将所述主体分子超声分散至蒸馏水中得到第十混合溶液；在所述第十混合溶液中加入所述改性单体溶液；在室温下搅拌24小时后，冻干后得到粉末状的组装体。

进一步地，在将所述组装体与所述基底单体在催化剂作用下共聚反应步骤中，包括：将所述组装体溶解于第七溶剂中得到第十一混合溶液；将甲基丙烯酸羟乙酯与丙烯酸丁酯进行化学反应得到基底单体；将所述基底单体和催化剂加入所述第十一混合溶液中进行化学反应，即可得到所述光刻胶。

进一步地，所述第一溶剂为氢氧化钠；所述第二溶剂为环氧氯丙烷；所述第三溶剂为丙酮；所述第四溶剂为盐酸。

进一步地，所述第五溶剂为氯化亚砜；所述第六溶剂为甲基丙烯酸羟乙酯；所述第二单体化合物为二叠氮萘醌衍生物，所述甲基丙烯酸羟乙酯与所述二叠氮萘醌衍生物的摩尔比为15:45～15:23。

进一步地，所述第七溶剂包括聚乙二醇甲基丙烯酸酯、丙二醇甲醚、乙二醇乙醚醋酸酯以及乳酸乙酯，所述聚乙二醇甲基丙烯酸酯、所述丙二醇甲醚、所述乙二醇乙醚醋酸酯以及所述乳酸乙酯体积比为1:1:1:1～3:6:9:8；在将所述基底单体和催化剂加入所述第十一混合溶液中进行化学反应的步骤中，所述催化剂为偶氮二异丁腈；所述化学反应的反应温度为40～60℃，反应时长为12h。

本发明的有益效果是：本发明提出一种光刻胶及其制备方法，通过制备多聚环糊精作为主体分子，再利用改性客体进行包合，最后与基底单体进行共聚得到本发明的光刻胶材料，所述光刻胶材料具有优秀的自愈和能力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为本发明光刻胶的三维分子结构示意图；

图2为本发明主体分子的化学反应的方程式；

图3位本发明显微镜下光刻胶愈合前示意图；

图4位本发明显微镜下光刻胶愈合后示意图。

具体实施方式

以下是各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可以用实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如上、下、前、后、左、右、内、外、侧等，仅是参考附图式的方向。本发明提到的元件名称，例如第一、第二等，仅是区分不同的元部件，可以更好的表达。在图中，结构相似的单元以相同标号表示。

本文将参照附图来详细描述本发明的实施例。本发明可以表现为许多不同形式，本发明不应仅被解释为本文阐述的具体实施例。本发明提供这些实施例是为了解释本发明的实际应用，从而使本领域其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改方案。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供一种光刻胶，其原料包括：主体分子、改性单体以及基底单体；所述主体分子为多聚环糊精；

所述改性单体的分子结构式为：

所述基底单体的结构式为：

所述光刻胶的结构式为：

所述改性单体是由第一单体化合物和第二单体化合物合成，其中，所述第一单体化合物的结构式为：

所述第二单体化合物的结构式为：

本发明提供了一种光刻胶，通过将主体分子、改性单体以及基底单体进行共聚得到本发明的光刻胶，所述光刻胶具有优秀的自愈合能力。

本发明另一目的提供一种光刻胶的制备方法，包括如下步骤：

s1、主体分子制备步骤，将10g的环糊精(0.88mmol)加入到第一溶剂中溶解得到第一混合溶液；所述第一溶剂为氢氧化钠；所述第一溶剂的质量百分比为33-40％，最优为35％,也可以为34％、36％或38％；所述氢氧化钠的体积为16-30ml，最优为25ml，也可以为18ml、20ml、23ml或28ml。

待所述第一混合溶液冷却至30℃后加入第二溶剂得到第二混合溶液；所述第二溶剂为6.89ml环氧氯丙烷。

快速搅拌所述第二混合溶液并添加第三溶剂得到第三混合溶液后停止反应；搅拌转速500～700rpm，最优为600rpm，也可以为550rpm、650rpm或680rpm；搅拌时长为2～5h，最优为4h，也可以为3h或4.5h；所述第三溶剂为丙酮，所述丙酮的用量为150ml；通过旋转蒸发所述第三混合溶液除去丙酮后得到第四混合溶液。

将所述第四混合溶液溶解在无离子的水中得到第五混合溶液，并将第四溶剂加入到所述第五混合溶液中得到第六混合溶液；所述第四溶剂为盐酸，主要通过所述第四溶剂将得到所述第五混合溶液ph值调节至10～12。

将所述第六混合溶液透析，主体分子量截留3000-12000，之后通过冻干即可分离得到主体分子，所述主体分子的结构式中单个环糊精的分子结构结构式为：

如图2所示，通过化学反应方程式所得到的产物为主体分子，即是多聚合环糊精，环糊精是一种盆状的外腔亲水和内腔疏水的分子，在这里将其用环氧氯丙烷聚合形成这样一个多聚合环糊精的结构。

s2、改性单体制备步骤，将金刚烷甲酸加入到第五溶剂得到第七混合溶液；所述金刚烷甲酸的摩尔质量为25～102mmol，最优为60mmol，也可以为30mmol、40mmol、70mmol或90mmol；所述第五溶剂为氯化亚砜，所述氯化亚砜体积为30～40ml，最优为35ml。

搅拌所述第七混合溶液并旋蒸除去过量的氯化亚砜得到第八混合溶液；所述搅拌第七混合溶液的温度为80℃，所述搅拌第七混合溶液的时间为2～4h，所述第八混合溶液为金刚烷甲酰氯，其分子结构式为：

在所述第八混合溶液中加入具有甲基丙烯酸羟乙酯的第六溶剂(2g，15mmol)中，所述金刚烷甲酰氯与所述甲基丙烯酸羟乙酯得到第一单体聚合物，所述第一单体聚合物的结构式为

将第二单体聚合物加入到所述第一单体聚合物中形成所述第九混合溶液；所述第二单体化合物的结构式为：

所述二叠氮萘醌衍生物与所述金刚烷甲酰氯发生化学反应，形成所述第一单体化合物。所述甲基丙烯酸羟乙酯与所述二叠氮萘醌衍生物的摩尔比为15:45～15:23；所述二叠氮萘醌衍生物摩尔质量为23～45mmol，最优为35mmol。

搅拌所述第九混合溶液后静置，抽滤获得改性单体，所述搅拌第九混合溶液时间为5h，所述改性单体的结构式为：

s3、组装体制备步骤，将所述含有环糊精的主体分子超声分散至蒸馏水中得到第十混合溶液，然后在所述第十混合溶液中加入所述改性单体溶液；所述主体的质量为100～600mg，所述改性单体质量为10mg。

在室温下搅拌24小时后，冻干后即可得到组装体粉末。

s4、光刻胶制备步骤，将所述组装体粉末溶解于第七溶剂中得到第十一混合溶液；所述第七溶剂包括聚乙二醇甲基丙烯酸酯、丙二醇甲醚、乙二醇乙醚醋酸酯以及乳酸乙酯，所述聚乙二醇甲基丙烯酸酯、所述丙二醇甲醚、所述乙二醇乙醚醋酸酯以及所述乳酸乙酯体积比为1:1:1:1～3:6:9:8。

将甲基丙烯酸羟乙酯与丙烯酸丁酯进行化学反应得到基底单体；所述甲基丙烯酸羟乙酯体积为1～1.4ml，所述丙烯酸丁酯体积为1.2～2.9ml。所述基底单体为：

在所述第十一混合溶液中加入基底单体以及催化剂进行化学反应，即可得到所述光刻胶。所述催化剂为偶氮二异丁腈，所述催化剂质量为5～10mg；所述化学反应的反应温度为40～60℃，反应时长为12h。

本发明另一目的提供了光刻胶的制备方法，通过制备多环糊精作为主体分子，利用改性客体进行包合，最后与基底单体进行共聚得到本发明的光刻胶材料，所述光刻胶材料具有较强的自愈能力。

如图3和4愈合前后进行对比，在显微镜下，断裂区域10的光刻胶区域慢慢的愈合，这也证明了本发明的光刻胶的自愈能力的可行性。

应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对发明的限制。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。