一种基于先进碳材料制备的uv固化低折射抗静电疏水涂层的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于先进碳材料制备的UV固化低折射抗静电疏水涂层，所述涂层包含组分及各组分质量分数为光敏聚酰亚胺45-55%、先进碳材料0-35%、光引发剂2-5%、稀释剂10-16%、溶剂0-35%，将各组分按比例混合均匀旋涂于载玻片上，经预烘、光固化，得到UV固化低折射率抗静电疏水涂层。本发明涂层所用聚合物中引入了光敏基团，可用于UV固化；所用反应单体上引入了氟原子，使得制备的涂层具有疏水性，弓丨入碳材料，使涂层具有一定的抗静电能力，氟原子和碳材料同时起到降低材料的折射率的作用。
【专利说明】一种基于先进碳材料制备的UV固化低折射抗静电疏水涂 层
【技术领域】
[0001] 本发明涉及紫外光固化及纳米复合材料领域，尤其是涉及一种光敏聚酰亚胺/碳 材料制备的UV固化低折射率抗静电疏水涂层及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 有机-无机纳米复合材料由于具有优异的力学、热学，光学等性能受到广大研究 者的关注。在众多的有机材料中，光敏聚酰亚胺具有优异的耐热性、耐化学性、抗低温性及 低的介电常数，是优良的耐热感光多功能高分子材料，广泛应用于微电子行业、汽车工业、 航天工业等。聚酰亚胺分子中的刚性苯环结构形成的共轭体系，导致聚酰亚胺材料具有很 高的玻璃化转变温度及熔点，同时也导致聚酰亚胺很难溶解在有机溶剂中，韧性不足，力学 性能欠佳。由蒙脱土，氮化铝，二氧化钛，二氧化硅等制备的有机-无机复合材料的耐热性、 机械强度、疏水性等虽然有所提高，但依然不能满足其应用要求，尤其是材料的热性能，电 性能，力学性能等。
[0003] 碳材料存在离域π电子，这种类似自由电子的结构可形成导体或半导体，具有优 良的电学性能，因此将碳材料分散在聚合物中，可以制备出抗静电及导电高分子材料。碳纳 米管和石墨烯是目前研究最多的两种最先进碳材料，它们具有很好的力学性能、光学性能 跟热学性能。因此，可以通过先进碳材料改性制备出热性能、电性能跟力学性能优良的聚酰 亚胺-碳纳米管（石墨烯）复合材料。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的上述问题，本申请提供一种UV固化低折射抗静电疏水涂层 及其制备方法。本发明涂层所用聚合物中引入了光敏基团，可用于UV固化；所用反应单 体上引入了氟原子，使得制备的涂层具有疏水性，引入碳材料，使涂层具有一定的抗静电能 力，氟原子和碳材料同时起到降低材料的折射率的作用。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] -种基于先进碳材料制备的UV固化低折射抗静电疏水涂层，所含材料包括光敏 聚酰亚胺45-55%、先进碳材料0-35%、光引发剂2-5%、稀释剂10-16%、溶剂0-35% ;
[0007] 所述光敏聚酰亚胺的制备方法为：
[0008] (1)以4, 4'-(六氟异丙烯）二苯胺、六氟二酐为原料，N-甲基吡咯烷酮为溶剂，于 室温下反应8-10h，得到产物A ;
[0009] (2)然后向产物A中滴加N-甲基吡咯烷酮、4-氨基苯甲酸和间-二氯代苯的混合 液，在室温下反应16-18h，升温至180-200°C，继续反应8-12h，然后冷却至室温得到末端含 羧基的产物B ;
[0010] (3)最后升温至90-120°C，往产物B中滴加甲基丙烯酸缩水甘油酯、三苯基膦和 4_甲氧基酚的混合液，反应6-8h，得到光敏聚酰亚胺C ;
[0011] 所述4, 4' -(六氟异丙烯）二苯胺、六氟二酐、4-氨基苯甲酸、甲基丙烯酸缩水甘油 酯的摩尔比为 1:2:2:0. 5-1:2:2:1. 5。
[0012] 所述间-二氯代苯的用量为甲基丙烯酸缩水甘油酯质量的1-5% ;所述三苯基膦 的用量为甲基丙烯酸缩水甘油酯质量的1-3%;所述4-甲氧基酚的用量为甲基丙烯酸缩水 甘油酯质量的1-3%。
[0013] 所述先进碳材料为碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。
[0014] 所述光引发剂为1-羟基环己基苯甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基）-2_吗 啉-1-丙酮中的一种或多种。
[0015] 所述稀释剂为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯Ε0ΤΜΡΤΑ、三丙二醇二丙烯酸酯 TPGDA中的一种或多种。
[0016] 所述溶剂为N，N-二甲基乙酰胺DMAC、N，N-二甲基甲酰胺DMF、N-甲基吡咯烷酮 NMP中的的一种或多种。
[0017] -种基于先进碳材料制备的UV固化低折射抗静电疏水涂层的制备方法为：将 光敏聚酰亚胺、先进碳材料、光引发剂、稀释剂、溶剂按比例混合均匀旋涂于载玻片上， 60-90°C预烘10-30min，400-600mj/cm 2条件下光固化，得到UV固化低折射率抗静电疏水涂 层。
[0018] 本发明有益的技术效果在于：
[0019] 1、本发明涂层材料中的聚酰亚胺分子中的刚性苯环结构形成的共轭体系，导致聚 酰亚胺材料具有很高的玻璃化转变温度及熔点，使材料具有良好的耐热性。
[0020] 2、本发明涂层材料中的聚酰亚胺分子中的氟原子可以降低材料的表面能，使材料 具有一定的作用；也可以降低材料的折射率。
[0021] 3、本发明涂层材料中的碳材料（碳纳米管和石墨烯）具有优异的导电性、力学性 能和热学性能，使材料具备抗静电或导电性，同时起到增强材料韧性和耐热性、降低材料表 面能和折射率的作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1为光敏聚酰亚胺的核磁谱图；
[0023] 图2为实施例1中UV固化低折射抗静电疏水涂层的折射率变化曲线；
[0024] 图3为实施例1中UV固化低折射抗静电疏水涂层表面电阻变化曲线；
[0025] 图4为实施例1中UV固化低折射抗静电疏水涂层水接触角变化曲线。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。
[0027] 实施例1
[0028]在250ml三口圆底烧瓶里加入3. 34g4, 4'-(六氟异丙烯）二苯胺、20ml N-甲基吡 咯烷酮，在剧烈搅拌的情况下缓慢地滴加8. 88g六氟二酐与30ml N-甲基吡咯烷酮的混合 液，在室温下反应8h后，所得产物记为A;往烧瓶内滴加2. 88g对氨基苯甲酸、15mg间-二 氯代苯和15mg N-甲基吡咯烷酮的混合液，于室温下反应16h，接着升温至200°C，继续反应 12个小时得到产物记为B;往烧瓶内滴加I. 42g甲基丙烯酸缩水甘油酯、0. 043g催化剂三 苯基膦和0. 〇43g阻聚剂对苯二酚的混合液，120°C反应6h，得到产物记为C。图1为产物C 的核磁谱图，从图中可以看出S = 5. 6和δ = 6. 1为双键上的Η，δ = 13. 2处为羧基上 的Η, δ =7. 4与δ =8. 3为苯环上的Η,证明成功合成了光敏聚酰亚胺。
[0029] 称取一定质量的光敏聚酰亚胺，光引发剂1-羟基环己基苯甲酮，活性稀释剂乙氧 基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，溶剂N，N-二甲基甲酰胺，碳纳米管混合均匀旋涂于载玻片 上，60°C预烘lOmin，600mj/cm 2条件下光固化，得到UV固化低折射抗静电疏水涂层，各组分 用量如下表1所示。
[0030]表1
【权利要求】
1. 一种基于先进碳材料制备的UV固化低折射抗静电疏水涂层，其特征在于所述涂 层所含组分及各组分质量分数为光敏聚酰亚胺45-55%、先进碳材料0-35%、光引发剂 2-5%、稀释剂 10-16%、溶剂 0-35% ; 所述光敏聚酰亚胺的制备方法为： (1) 以4, 4'-(六氟异丙烯）二苯胺、六氟二酐为原料，N-甲基吡咯烷酮为溶剂，于室温 下反应8-10h，得到产物A ; (2) 然后向产物A中滴加N-甲基吡咯烷酮、4-氨基苯甲酸和间-二氯代苯的混合液， 在室温下反应16_18h，升温至180-200°C，继续反应8-12h，然后冷却至室温得到末端含羧 基的产物B ; (3) 最后升温至90-120°C，往产物B中滴加甲基丙烯酸缩水甘油酯、三苯基膦和4-甲 氧基酚的混合液，反应6-8h，得到光敏聚酰亚胺C。
2. 根据权利要求1所述的涂层，其特征在于所述4, 4'-(六氟异丙烯）二苯胺、六氟二 酐、4-氨基苯甲酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔比为1:2:2:0. 5-1:2:2:1. 5。
3. 根据权利要求1所述的涂层材料，其特征在于所述间-二氯代苯的用量为甲基丙烯 酸缩水甘油酯质量的1-5% ;所述三苯基膦的用量为甲基丙烯酸缩水甘油酯质量的1-3% ; 所述4-甲氧基酚的用量为甲基丙烯酸缩水甘油酯质量的1-3%。
4. 根据权利要求1所述的涂层，其特征在于所述先进碳材料为碳纳米管、石墨烯中的 一种或多种。
5. 根据权利要求1所述的涂层，其特征在于所述光引发剂为1-羟基环己基苯甲酮、 2-甲基-1-(4-甲硫基苯基）-2-吗啉-1-丙酮中的一种或多种。
6. 根据权利要求1所述的涂层，其特征在于所述稀释剂为乙氧基化三羟甲基丙烷三丙 烯酸酯EOTMPTA、三丙二醇二丙烯酸酯TPGDA中的一种或多种。
7. 根据权利要求1所述的涂层，其特征在于所述溶剂为N，N-二甲基乙酰胺DMAC、 N，N-二甲基甲酰胺DMF、N-甲基吡咯烷酮NMP中的的一种或多种。
8. -种由权利要求1?7所述任一基于先进碳材料制备的UV固化低折射抗静电疏水 涂层的制备方法为：将光敏聚酰亚胺、先进碳材料、光引发剂、稀释剂、溶剂按比例混合均匀 旋涂于载玻片上，60-90°C预烘10-30min，400-600mj/cm 2条件下光固化，得到UV固化低折 射率抗静电疏水涂层。
【文档编号】C09D7/12GK104212334SQ201410464446
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】刘敬成, 郑祥飞, 刘仁, 袁研, 刘晓亚, 李治全 申请人:江南大学