一种光敏性聚氨酯及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化学材料领域，尤其涉及一种光敏性聚氨酯及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 现有技术中，用在柔性显示器中TFTs上的绝缘层材料主要是无机材料，比如： Si02、SiNx、Al203、Ta20 5等，这些无机材料具有较高的介电常数，能够降低晶体管的阈值电压 和漏电流，且材料来源易得，因此得到广泛应用。但是，这些无机材料即使在真空的条件下 也需要较高的加工温度，这与在柔性显示器基底上制作TFTs的工艺要求不符，此外，无机 材料加工成的TFTs绝缘层材料，其表面粗糙、杂质浓度高、与半导体和柔性显示器基底相 容性差且成本较高。
[0003] 因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0004] 鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种光敏性聚氨酯及其制备方 法和应用，旨在解决现有技术中无机材料加工成的TFTs绝缘层材料需在高温下进行，且其 表面粗糙、杂质浓度高、与半导体和柔性显示器基底相容性差且成本较高的问题。
[0005] 本发明的技术方案如下： 一种光敏性聚氨酯的制备方法，其中，包括以下步骤： A、 将多元醇溶解，制成多元醇溶液；再将丙烯酸衍生物溶解，并滴加至上述多元醇溶液 中，反应一段时间后，过滤洗涤，并进行干燥，制得光敏性二醇化合物待用； B、 将上述制得的光敏性二醇化合物和二异氰酸酯类化合物、含活泼氢的双官能团化 合物及催化剂溶解于有机溶剂中进行反应，再沉淀过滤并洗涤，获得所制备的光敏性聚氨 醋； 所述多元醇的通式为R(〇H)n，其中n=3, 4。
[0006] 所述的一种光敏性聚氨酯的制备方法，其中，所述丙烯酸衍生物包括：通式为 的丙烯酰氯类化合物、通式为（R 2C0)20的丙烯酸酐类化合物及通式为
的丙烯酸甲醇酯类化合物中的一种或多种。
[0007] 所述的一种光敏性聚氨酯的制备方法，其中，所述二异氰酸酯类化合物包括芳香 族二异氰酸酯类化合物、脂肪族二异氰酸酯类化合物及脂环族二异氰酸酯类化合物中的一 种或多种。
[0008] 所述的一种光敏性聚氨酯的制备方法，其中，所述含活泼氢的双官能团化合物至 少包含有-OH、-SH、-NH、-NH 2和CH-酸性基团中两个以上的化合物。
[0009] 所述的一种光敏性聚氨酯的制备方法，其中，所述含活泼氢的双官能团化合物包 括双官能团大分子活泼氢化合物和双官能团小分子活泼氢化合物的混合物。
[0010] 所述的一种光敏性聚氨酯的制备方法，其中，所述有机溶剂包括： 低沸点酮类溶剂：丙酮、丁酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、四氢呋喃及1，4-二氧六 环中的一种或多种； 高沸点溶剂：N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺及二甲基亚砜 中的一种或多种。
[0011] 所述的一种光敏性聚氨酯的制备方法，其中，按质量百分比计，所述催化剂的加入 量占步骤B中反应物总质量的0. 01-0. 06%。
[0012] 所述的一种光敏性聚氨酯的制备方法，其中，所述光敏性聚氨酯的数均分子量为 5000-10000。
[0013] -种光敏性聚氨酯，其中，由上述的制备方法制备而成。
[0014] -种光敏性聚氨酯的应用，其中，将所述光敏性聚氨酯应用于TFT器件的绝缘层。
[0015] 有益效果：本发明中通过将自制的光敏性二醇化合物和二异氰酸酯类化合物等进 行反应，获得具有良好绝缘性能的光敏性聚氨酯材料，并将其应用在TFTS器件上，改善了 传统的绝缘材料与TFTs器件所在的柔性显示器不兼容的情况，且本发明所制备出的光敏 性聚氨酯具有表面平整、杂质浓度低、均一透明的特点。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明一种光敏性聚氨酯制备方法较佳实施例的流程图。
[0017] 图2为将本发明光敏性聚氨酯作为绝缘层制备柔性TFTs器件的流程图。
【具体实施方式】
[0018] 本发明提供一种光敏性聚氨酯及其制备方法和应用，为使本发明的目的、技术方 案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实 施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019] 聚氨酯是一种由多异氰酸酯（0CN-R-NC0)和多元醇（H0-R1-OH)反应并具有多个 氨基甲酸酯（-NH-C00-)链段的有机高分子材料。本发明中通过自制光敏性二元醇化合物， 并将其与二异氰酸酯类化合物等进行一系列反应，所制备出来的光敏性聚氨酯薄膜作为 TFTs的绝缘层材料，其具有绝缘性能良好、均一透明、图案化、表面粗糙度低、杂质浓度低等 特点。
[0020] 本发明较佳实施例中，提供了一种光敏性聚氨酯的制备方法，如图1所示，其包括 以下步骤： S100、将多元醇溶解，制成多元醇溶液；再将丙烯酸衍生物溶解，并滴加至上述多元醇 溶液中，反应一段时间后，过滤洗涤，并进行干燥，制得光敏性二醇化合物待用； S200、将上述制得的光敏性二醇化合物和二异氰酸酯类化合物、含活泼氢的双官能团 化合物及催化剂溶解于有机溶剂中进行反应，再沉淀过滤并洗涤，获得所制备的光敏性聚 氨醋； 所述多元醇的通式为R(〇H)n，其中n=3, 4。
[0021] 本发明中的光敏性聚氨酯是采用先制备光敏性二醇化合物再进一步与二异氰酸 酯类化合物以及其它含活泼氢的双官能团化合物共同反应制备而成的。通过二次反应制备 出的光敏性聚氨酯作为TFTs绝缘层材料，其具有加工简单、绝缘性好、表面粗糙度低，该光 敏性聚氨酯材料涂膜后可直接紫外光写入图案化、大大简化了 TFTs的制作工艺，而且其加 工成本低、重复性好、与柔性显示器的制作工艺相兼容，使所得的TFTs的载流子迁移率和 开关电流比较商。
[0022] 具体而言，步骤S100中是将通式为R(0H)n，其中n=3, 4的多元醇溶解于溶剂中制 成多元醇溶液待用，再将丙烯酸衍生物溶解于溶剂中制成丙烯酸衍生物溶液，并将所制成 的丙烯酸衍生物溶液缓慢滴加至上述多元醇溶液中，反应一段时间后，过滤洗涤，并进行干 燥，分离收集所制得光敏性二醇化合物待用。
[0023] 优选地，在步骤S100中可以加入催化剂或阻聚剂，所述催化剂可以是氢氧化钠或 三乙胺，所述的阻聚剂可以是对苯二酚。加入催化剂可以促进反应进度，而加入阻聚剂可以 有效阻止丙烯酸衍生物聚合。
[0024] 本发明中采用的多元醇为通式为R(0H)n的多元醇，其中n=3, 4。较佳实施例中， 多元醇包括2-乙基-2-羟甲基-1，3-丙二醇/三羟甲基丙烷、2-羟甲基-1，3-丙二醇、间 苯三甲醇、丙三醇或季戊四醇中的一种或多种。
[0025] 另外，所述丙烯酸衍生物包括：通式的丙烯酰氯类化合物、通式为 (R2C0)20的丙烯酸酐类化合物及通式〕
的丙烯酸甲醇酯类化合物中的一种或 多种。采用上述三种结构通式的丙烯酸衍生物可以方便与R(〇H)n反应，且其制备的光敏性 聚氨酯具有良好的绝缘性和均一透明性。
[0026] 优选地，所述丙烯酰氯类化合物包括甲基丙烯酰氯、丙烯酰氯或肉桂酰氯中的一 种或多种；丙烯酸酐衍生物类化合物包括丙烯酸酐、甲基丙烯酸酐、马来酸酐、二甲基马来 酸酐或肉桂酸酐中的一种或多种；丙烯酸甲醇酯衍生物类化合物包括甲基丙烯酸甲酯或丙 烯酸甲酯中的一种或多种。
[0027] 本发明中上述多元醇和丙烯酸衍生物进行一系列反应，进行初步缩合反应，形成 光敏性二醇化合物。作为步骤S200的反应前物。
[0028] 在步骤S200中，采用上述步骤S100所制成的光敏性二醇化合物和二异氰酸酯类 化合物以及其它含活泼氢的双官能团化合物进行反应，制得本发明的光敏性聚氨酯。
[0029] 具体而言，将适量光敏性二醇化合物、二异氰酸酯类化合物及其它含活泼氢的双 官能团化合物溶解于有机溶剂中，并加入少量催化剂进行催化反应，在惰性气体的保护下 反应一段时间，最后进行沉淀洗涤，获得光敏性聚氨酯，经过反复几次溶解沉淀之后，能得 到较为纯净的光敏性聚氨酯材料。
[0030] 本发明中所制得的光敏性聚氨酯材料，将其制成光敏性聚氨酯薄膜后进行曝光显 影和烘烤，可获得图案化、均一透明、高质量的聚氨酯薄膜绝缘层。相比传统的TFTs绝缘 层材料，本发明所制备出的聚氨酯绝缘层与TFTs和柔性基底的相容性较好，且所得的TFTs 器件的载流子迁移率和开关电流较高，载流子迁移率达到1.3 cm2/Vs，开关电流比达到了 105,使柔性显示器件的整体性能提高。
[0031] 优选地，本发明较佳实施例中所采用的二异氰酸酯类化合物包括芳香族二异氰酸 酯类化合物、脂肪族二异氰酸酯类化合物或脂环族二异氰酸酯类化合物中的一种或多种。
[0032] 作为本发明反应物中合适的二异氰酸酯包括1，6-己基二异氰酸酯、2, 4-甲苯二 异氰酸酯、2, 6-甲苯二异氰酸酯、1，4-苯基二异氰酸酯、4, 4' -二苯基甲烷二异氰酸酯、 2, 4-二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4, 4' -二环己基 甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、环己基-1，4-二 异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、奈-