一种含有多官能团聚硅氧烷结构的化合物及其应用的制作方法

本发明涉及一种含有多官能团聚硅氧烷结构的化合物及其应用，属于光刻胶。

背景技术：

1、薄膜三极管液晶显示器(thin film transistor liquid crystal display，简称lcdtft-lcd)是液晶显示器的一种，使用薄膜晶体管技术能够改善影像品质,其结构主要包括彩色滤光片(color filter，cf)基板、液晶、薄膜晶体管(thin film transistor，tft)基板三个组成部分。薄膜三极管液晶显示器具有高速响应特性并且可以应用很多像素,因此，对实现与阴极射线管(cathode ray tube，简称crt)相匹敌的显示画面的高画质化、大型化、彩色化等做出了巨大贡献。

2、低介电常数有机绝缘膜对于降低像素电极与布线间的寄生电容至关重要。而低介电常数材料也需要满足绝缘膜材料所需的热稳定性，机械性能和化学性能。当使用含有常规粘合剂树脂的光刻胶组合物形成有机绝缘膜时,不仅不能表现出足够的低介电常数,而且与金属的粘附性差,显影后的残留膜率低,导致图案的平坦性差。因此，需要一种适用于有机绝缘膜的黏合剂。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的上述缺陷，提供一种含有多官能团聚硅氧烷结构的化合物及其应用。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、本发明的目的之一在于提供一种含有多官能团聚硅氧烷结构的化合物，其结构式选自以下通式ⅰ或通式ⅱ：

4、

5、上述通式ⅰ中，r2和r3各自独立的选自c1-c20的直链烷基或者支链烷基、烯基衍生物、环烷基或芳香族烃类衍生物中一种或两种；r4为甲基或氢原子，r6是为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基或带有r4基团的丙烯酸酯基中的一种或两种；

6、n是1至20的整数；

7、

8、上述通式ⅱ中，r2和r3各自独立的选自c1-c20的直链烷基或者支链烷基、烯基衍生物、环烷基或芳香族烃类衍生物中一种或两种；r4为甲基或氢原子，r6是为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基或带有r4基团的丙烯酸酯基中的一种或两种；r5和r7各自独立的选自氢原子、c1-c20的直链烷基或者支链烷基、烯基衍生物、环烷基、芳香族烃类衍生物、环氧基或多羟基基团衍生物中一种；

9、n是1至20的整数；

10、上述通式ⅰ的结构通过如下反应方程式ⅰ得到：

11、

12、上述反应方程式ⅰ中，r1选自甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基或异丁基中的一种或两种；r2和r3各自独立的选自c1-c20的直链烷基或者支链烷基、烯基衍生物、环烷基或芳香族烃类衍生物中一种或两种；r4为甲基或氢原子；r5为甲基或氢原子；r6的种类主要取决于x的数值，当x＝1时，r6是与r1相同的基团，当x＝4时，r6为取代的丙烯酸酯基，当x＝2或3时，r6为r1和/或丙烯酸酯基的一种或两种。

13、以当x＝2时为例，进行如下反应方程式ii得到通式ii的结构：r

14、

15、上述反应方程式ⅱ中，a,b,c为每个单体的摩尔比,y＝x；r5和r7各自独立的选自氢原子、c1-c20的直链烷基或者支链烷基、烯基衍生物、环烷基、芳香族烃类衍生物、环氧基或多羟基基团衍生物中的一种。

16、在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下的改进：

17、进一步，所述反应方程式i的反应温度为30-150℃，优选反应温度为40-120℃，更优选反应温度为50-100℃，反应时长为1-24h,优选反应时长为3-12h,更优选反应时长为5-8h。

18、进一步，反应方程式ⅰ中产物的平均分子量为200至20000,分散度(mw/mn)为1.0-5.0，优选分子量范围为500-15000，分散度(mw/mn)为1.0-4.5，更优选分散度(mw/mn)为1.0-3.0。

19、进一步，反应方程式ⅰ中所用的溶剂可以是醇类等质子有机溶剂，也可以是n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二乙基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、n-以及吡咯烷酮、四氢呋喃、乙酰乙酸乙酯、二乙二醇二甲醚、甲基甲氧基丙基丙基酯、乙二醇二甲醚、丙二醇二甲醚、丙烯酸甲酯、丙烯酸丙酯、甲基纤维素、乙基纤维素、二乙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、甲基异丁基酮、环己酮、二甲氧基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁二烯、二甘膦、乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二丙二醇单甲醚等非质子型有机溶剂中的一种或两种及以上。

20、进一步，反应方程式ⅱ的反应温度为20-120℃，优选反应温度为30-100℃，更优选反应温度为50-90℃，反应时长为2-24h,优选反应时长为3-12h,更优选反应时长为4-8h。

21、进一步，反应方程式ii中产物的平均分子量为2000-500000,分散度为1.0-4.0，酸度30-150kohmg/g；优选分子量范围为2500-350000，分散度1.2-3.5，酸度50-140kohmg/g；更优选分子量范围为3500-200000，分散度为1.6-3.0,酸度为70-130kohmg/g。

22、进一步，反应方程式ii中，所表示的产物树脂a:b:c的比例为1:(44.5-99):(44.5-99)。

23、本发明的目的之二在于提供一种采用如上所述的含有多官能团聚硅氧烷结构的化合物以及溶剂、具有乙烯不饱和键的单体、感光剂和助剂制备的光刻胶组合物。其制备过程如下：

24、所有原料混合后，将乙酸丙二醇甲醚溶解到原料混合物中，使固体浓度为15-18％,在常温下搅拌,然后用0.2μm的微孔滤光片过滤，制备光刻胶组合物。

25、进一步，所述含有多官能团聚硅氧烷结构的化合物占组合物总重量的5-30％；

26、所述溶剂占组合物总重量的30-80％；

27、所述具有乙烯不饱和键的单体占组合物总重量的5％-35％；

28、所述感光剂占组合物总重量的0.5％-10％。

29、进一步，所述溶剂选自二乙二醇二甲醚、乙二醇二甲醚、丙二醇二甲醚、丙烯酸甲酯、丙烯酸丙酯、甲基纤维素、乙基纤维素、二乙二醇甲醚醋酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、甲基异丁基酮、环己酮、二甲氧基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁二烯、二甘膦、乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二丙二醇单甲醚的一种或者两种及以上。

30、其中，添加到本发明的光刻胶组合物中的溶剂的主要作用是将含有多官能团聚硅氧烷结构的化合物、具有乙烯不饱和键的单体、感光剂和其他助剂溶解，降低体系的粘度。

31、进一步，所述具有乙烯不饱和键的单体在感光剂作用下进一步与主体树脂发生交联反应。所述具有乙烯不饱和键的单体选自甲基丙烯酸酯、乙基(甲基)丙烯酸酯、丁基(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、三甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、戊二烯醇酸酯、二戊四醇六丙烯酸酯、戊四醇四氢丙烯酸酯；二苯二甲酸乙二醇丙烯酸酯、二苯二甲酸乙二醇(甲基)丙烯酸酯、α、β-不饱和羧酸酯、双酚a二丙二醇醚丙烯酸酯、β-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯的邻苯二甲酸酯、β-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯的甲苯二异氰酸酯附加物、聚异氰酸酯的附加物、二甲基丙烷四丙烯酸酯、三聚氰酸酯(2-丙烯酸氧乙酯)异氰酸酯、环氧乙酯苯二甲酸乙二醇酯、苯二甲酸乙二醇酯、环氧丙二醇丙二醇酯、环氧乙烷三甲基丙烷三聚氰胺、二苯二甲酸乙二醇酯、二苯二甲酸丙二醇酯、三甲醇丙二醇酯三丙烯酸酯、苯乙烯衍生物的一种或者两种及以上。

32、进一步，所述感光剂使用无色或浅色的感光剂以提高树脂的透明性。所述感光剂选自苯甲酮、1-羟基-1-苯基环己烷、苄基二甲基甲酮、1-苄基-1-二甲基氨基-1-(4-戊二烯-苯基甲酮)丙烷、2-戊二烯-2-(4-甲基丙烯酸甲酯)苯基丙烷、1-氯-4-丙氧基苯丙酮、异丙氧基苯丙酮、二乙氧基苯丙酮、乙氧基苯丙酮、4-苯基-4-甲基二苯硫磺胺、苯基丁基醚、2-羟基-2-苯基丙烷、2-羟基-2-(4-异丙基)苯甲酸乙酯、4-丁基苯三氯甲烷、4-苯氧基苯二氯甲烷、苯甲酸乙酯、1,7-bis(9-丙烯酸)己烷、9-正丁基-3，6-双(2-吗啉代异丁基硫醇)咔唑、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰)-膦酸酯、10-丁基-2-氯胺酮、4,4’-bis(二乙氨基)-苯甲酮、2-[2-(4-甲氧基-苯)-乙烯]-4,6-bis-三氯甲基-[1,3,5]三嗪、2-(4-甲基-萘-1-日)-4,6-三氯甲基[1,3,5]三氯甲烷、2-苯并[1，3]二氧杂环戊烯-5-基-4,6-三氯甲基[1,3,5]三氯甲烷、2-甲基-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-苯-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪、2-萘-4,6-二(三氯甲基)-s-三嗪的一种或者两种及以上。

33、一般来说,使用丙烯酸系多功能单体的架桥反应的感光剂是配合紫外线波长使用的,最广泛使用的紫外线波长水银灯具有310～420nm区域的波长,因此，可以使用在该波长领域产生自由基的感光剂。可以通过在曝光期间使用的波长带中具有适当的灵敏度并且本身不具有颜色的感光剂来实现高透明性。

34、当硅氧烷聚合化合物中含有0.001％-0.1％的环氧基或胺基时，由于其具有一定的反应活性可以增加光刻胶的交联密度，进一步提高光刻胶组合物与ito电极之间的粘合力，其中所用的单体可以是硅基化合物为三甲氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、n-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基二甲氧基硅烷、二甲氧基硅烷、3,4-环氧丁基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧乙烷)乙基三甲氧基硅烷、(3-氨基丙基)三甲基硅烷、(n，n-二乙基-3-氨基丙基)三甲基硅烷、三甲基硅烷、n-β(氨基乙基)γ-氨基丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种及以上。

35、进一步，在本发明的光刻胶组合物中,根据使用需要,所述助剂为光增减剂、热聚合禁止剂、消泡剂、调平剂的一种或者两种及以上组合。

36、本发明的有益效果在于：本发明的含有多官能团聚硅氧烷结构的化合物，采用有机硅氧烷聚合物的基础上，通过酯交换和自由基加成反应，在聚合物结构中引入了多功能反应官能团，可以通过调整引入的单体的种类，改善其亲疏水性能、耐温性能和耐化学性能。该化合物经过与溶剂、具有乙烯不饱和键的单体、感光剂及其他助剂制备光刻胶组合物，经旋涂、前烘、曝光、显影和后烘后，形成有机绝缘膜，该有机绝缘膜具有工艺成品率高、制造成本低、透光性好、平坦度高、图案稳定性优异、介电常数低且与基质层粘附力好等优点。