可以适当地使用各种有机溶剂,例如但不 限于,芳烃、脂族烃、醇、内酯、酯、二醇、二醇醚及其混合物。示例性的有机溶剂包括但不限 于甲苯、二甲苯、均三甲苯、烷基萘、2-甲基-1-丁醇、4-甲基-2-戊醇、γ-丁内酯、乳酸乙 酯、2-羟基异丁酸甲酯、丙二醇甲基醚乙酸酯和丙二醇甲醚。合适的溶剂具有与表面处理剂 相比相对较高的蒸气压,以使溶剂可以从膜表面去除,留下表面处理剂。优选所述有机溶剂 不含游离羧酸基团或磺酸基团。各种表面处理剂可以用于表面处理组合物,其可以是聚合 的或非聚合的,并包含一种或多种表面处理部分。示例性的表面处理部分包括羟基(-0Η), 巯基(-SH),羧基(_C0 2H),β二酮(-以0)-〇12-(:(0)-)、保护的羧基和保护的羟基。虽然 氨基基团能起作用,但优选表面处理剂不含氨基基团,优选不含氮,这是因为这种基团对后 续施加的涂层(例如化学放大光致抗蚀剂)的作用有负面影响。保护的羧基和保护的羟基 分别是在某些条件下可断开以得到羧基或羟基的任何基团。这种保护的羧基和保护的羟基 是本领域已知的。当表面处理剂包含一种或多种保护的羟基时,优选在表面处理组合物中 使用TAG或PAG。
[0026] 或者,与用表面处理剂单独处理形成的含氧化铝层不同,本发明的有机铝化合物 涂料组合物可进一步包含表面能为20-40尔格/厘米2的表面处理剂,所述表面处理剂包 含选自羟基、保护的羟基、保护的羧基及其混合物的表面处理部分,例如共同待审的美国专 利申请第13/745, 753号中描述的那些表面处理剂。每个表面处理剂分子最少需要一个表 面处理部分。对每表面处理剂分子的表面处理部分的数量没有特别限制,只要表面处理剂 的表面能的(静态)表面能的范围为20-40尔格/厘米 2即可。本领域技术人员应理解表 面处理剂分子中表面处理部分的量增加通常会增加分子的表面能。当将表面处理剂加入有 机铝涂料组合物中时,所述表面处理剂基本上不含不受保护的羧酸基团(即,表面处理剂 包含< 0. 5mol%的不受保护的或"游离的"羧酸基团)。除了表面处理部分之外,表面处理 剂还包含一种或多种相对较疏水的部分,例如C 3 2。烷基和C 6 2。芳基。相信支化或环状烷基 与相应的线性烷基相比相对更疏水,增加该基团的支化和环状性质有助于降低表面处理剂 的表面能。类似地,增加烷基和芳基基团的碳链长度也能降低表面处理剂的表面能。向本 发明的有机铝涂料组合物中加入这种表面处理剂时,溶剂体系包含大部分具有较低表面能 的第一溶剂和小部分与第一溶剂相比具有较高沸点的第二溶剂,与表面处理剂相比所述第 二溶剂的表面能(张力)更高。
[0027] 不希望受到理论的限制,相信在有机铝涂料组合物中存在表面处理剂时,所述 表面处理剂在沉积涂料组合物的过程中和/或任何后续的溶剂去除步骤中向成形膜的 表面迀移。进一步相信所述表面处理剂的较低表面能有助于驱使表面处理剂至空气界 面。本领域技术人员应理解表面处理剂的迀移应当基本上在含氧化铝膜的完全固化之前 发生。固化的含氧化铝膜的形成基本上抑制了表面处理剂的迀移。由于表面处理剂存在 于有机铝化合物层的表面上,应对用于固化所述有机铝化合物层的温度进行选择,以使表 面处理剂基本上不分解。如果需要较高的固化温度,则可以使用热稳定性更高的表面处 理剂,例如乙烯基芳基聚合物例如羟基苯乙稀聚合物和多面寡聚倍半硅氧烷(polyhedral oligosilsesquioxanxe)聚合物。
[0028] 由于表面能经常难以测量,通常采用替代测量方法,例如水接触角。水接触角的测 定是已知的,优选的方法使用Kruss液滴形状分析仪,型号100,使用去离子("DI")水和 2. 5yL液滴尺寸。含氧基-金属层,例如含氧化铝层的水接触角通常<50°,例如35-45°。 用表面处理组合物处理之后,含氧化铝的膜表面的水接触角通常多55°,例如55-70°。用 表面处理剂处理之后,含氧化铝膜的表面的表面能基本上与后续施用的有机层的表面能相 匹配,即处理过的含氧化铝的层的表面能应与后续施用的有机层表面能相差在20%之内。 与不采用这种表面处理的含氧化铝膜相比,包括将有机层施用于含氧化铝层的后续加工步 骤具有较少的缺陷。
[0029] 实施例1 :在装配有加热罩并连接至冷凝器的250mL圆底烧瓶中将4. 0g三异丙醇 铝(A1 (0i-Pr)3)与50. 0g乳酸乙酯混合。所述乳酸乙酯不是无水的,因此包含残余量的水。 在充分搅拌(磁力搅拌棒)下,加热混合物至88°C (通过热电偶控制)并保持该温度2小 时。然后进行回流,并保持回流1.5小时。然后停止加热,在搅拌下使混合物自然冷却至室 温。接着,将溶液过滤通过1.0 μπι全氟聚乙烯(PFPE)注射器过滤器以去除任何不溶性材 料,然后过滤通过0. 2 μ m过滤器。使用以下失重法发现过滤后的溶液包含的固体含量约 13.2%。在过量乳酸乙酯中的该配体交换反应提供了三((1-乙氧基-1-氧代丙烷-2-基) 氧基)错。
[0030] 失重法:向皮重铝盘中称量约0. lg得到的有机铝化合物溶液。向铝盘中加入约 〇. 5g用于形成有机铝化合物的溶剂(乳酸乙酯),以稀释测试溶液,使其更均匀地覆盖铝 盘。在大约110°C在热烘箱中加热铝盘15分钟。铝盘冷却至室温之后,测定带有干燥固体 膜的铝盘的重量,计算固体含量百分数。
[0031] 实施例2 :在装配有加热罩并连接至冷凝器的250mL圆底烧瓶中将 4. OgAKOi-Pr)^^ 50. 0g乳酸乙酯和0. lg(0. 28当量)去离子(DI)水混合。所述乳酸乙酯 不是无水的,因此包含残余量的水。在充分搅拌(磁力搅拌棒)下,加热混合物至88°C (通 过热电偶控制)并保持该温度2小时。然后升至回流温度,并保持回流1.5小时。然后停 止加热,在搅拌下使混合物自然冷却至室温。接着,将溶液过滤通过1. 〇 μ mPFPE过滤器以 去除任何不溶性材料,然后过滤通过〇. 2 μ mPFPE过滤器。使用实施例1所述失重法发现过 滤后的溶液包含的固体含量约8. 8%。
[0032] 实施例3 :重复实施例2,不同之处在于使用0. 2g(0. 57当量)去离子水。过滤后, 使用实施例1所述失重法发现溶液包含的固体含量约7. 8%。
[0033] 实施例4 :重复实施例2的步骤,不同之处在于使用0· 5g(l. 42当量)去离子水。 过滤后,使用实施例1所述失重法发现溶液包含的固体含量约6. 7%。
[0034] 实施例5 :在装配有加热罩并连接至冷凝器的250mL圆底烧瓶中将 4. OgAl (Oi-Pr)^^ 55. 2g乳酸乙酯混合。乳酸乙酯不是无水的。在磁力搅拌棒的充分搅拌 下,加热混合物至回流温度并保持回流2小时。然后停止加热,在搅拌下使混合物自然冷却 至室温。接着,混合〇. 20g(0. 57当量)去离子水和15. 0g乳酸乙酯,搅拌条件下在约6. 5分 钟内向反应烧瓶进料混合物。然后将反应混合物再次加热至回流温度,保持回流2小时,加 热停止之后,使反应混合物自然冷却至室温。接着,将反应混合物溶液过滤通过1. 0 μ mPFPE 过滤器以去除任何不溶性材料,然后过滤通过〇.2ymPFPE过滤器。过滤后,使用实施例1 所述失重法发现溶液包含的固体含量约7. 9%。
[0035] 实施例6 :重复实施例5的步骤,不同之处在于最初使用50g乳酸乙酯,制备 0. 30g(0. 85当量)去离子水和20. 0g乳酸乙酯的混合物,在搅拌下在约8. 0分钟时间内将 该混合物进料至反应烧瓶中。过滤后,使用实施例1所述失重法发现溶液包含的固体含量 约 8. 1 % 〇
[0036] 实施例7 :向装配有加热罩和冷凝器的圆底烧瓶中的50g 2-甲基-1- 丁醇加入 4. 0g A1 (0i-Pr)3。然后将混合物加热至回流温度,在此温度保持5小时。过滤通过PFPE注 射器过滤器除去任何不溶性材料之后,采用实施例1的失重法发现溶液包含2-3%的固体。
[0037] 实施例8 :重复实施例7的步骤,不同之处在于使用50g丙二醇单甲醚代替-甲 基-1-丁醇。过滤通过PFPE注射器过滤器除去任何不溶性材料之后,采用实施例1的失重 法发现溶液包含2-3 %的固体。
[0038] 实施例9 :向20mL玻璃瓶中称量6. 5g实施例1的反应混合物,以
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