一种光敏性聚氨酯及其制备方法和应用_2

文档序号:9867002阅读:来源:国知局
1,5-二异氰酸酯、3, 3' -二甲基-4, 4' -联苯二异氰 酸酯或环己基二亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。
[0033] 更优选地,采用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 酯或异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种作为反应物,可使本发明中的光敏性聚氨酯具有 更优的绝缘性能。
[0034] 另外,本发明所述含活泼氢的双官能团化合物至少包含有-OH、-SH、-NH、-NH2和 CH-酸性基团中两个以上的化合物。
[0035] 在本发明较佳实施例中,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。
[0036] 具体而言,本发明中双官能团大分子活泼氢化合物是指分子量在400-6000之间 的至少包含有-OH、-SH、-NH、-NH 2和CH-酸性基团中两个以上的化合物。例如二羟基聚醚、 聚酯二醇、聚酰胺二醇、聚酯聚酰胺二醇、聚缩醛二醇、聚(烷撑醚)二醇、聚硫醚二醇或聚 碳酸酯二醇中的一种或多种。
[0037] 进一步地,所述二羟基聚醚是环氧化合物与多元醇进行缩聚反应而制得的。环氧 化合物为(氯化或溴化)环氧乙烷、(氯化或溴化)环氧丙烷、(氯化或溴化)环氧丁烷或 四氢呋喃的缩聚物及其嵌段、无规和交替共聚物或与其他聚合物的接枝共聚物,例如环氧 乙烷、环氧丙烷的无规共聚物,在高压下与烯烃聚合物的接枝共聚物;而多元醇为乙二醇、 1,2-丙二醇和1,4- 丁二醇等小分子二醇。
[0038] 进一步地,所述聚酯二醇、聚酯酰胺二醇和聚酰胺二醇是由饱和或不饱和的多元 羧酸与饱和或不饱和的多元醇反应而制得的。饱和或不饱和的多元羧酸包括己二酸、丁二 酸、邻苯二甲酸或马来酸中的一种或多种; 其中,用来制备聚酯二醇的合适的多元醇包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊 二醇、己二醇或三羟甲基丙烷中的一种或多种;用来制备聚酯酰胺二醇的胺基醇如乙醇胺 等;用来制备聚酯酰胺二醇和聚酰胺二醇的二胺如乙二胺和己二胺等。本发明中的双官能 团活泼氢化合物最优选为不饱和的聚酯二醇、聚酯酰胺二醇和聚酰胺二醇。
[0039] 进一步地,所述的聚缩醛二醇是采用1,4- 丁二醇或己二醇与甲醛的反应产物;所 述的聚硫醚二醇是采用过硫二甘醇与环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷或四氢呋喃的缩聚产 物。
[0040] 另外,本发明中其它合适的双官能团大分子活泼氢化合物还包括双酚A、聚丁二烯 基二醇、聚硅氧烷基二醇或氟化二醇中的一种或多种。
[0041] 本发明中双官能团小分子活泼氢化合物包括小分子二元醇、小分子二元胺和小分 子二元酸。
[0042] 进一步地,小分子二元醇包括二溴新戊二醇、乙二醇、丙二醇、新戊二醇、1,4- 丁二 醇、1,4-丁烯二醇、1,6-己二醇、呋喃二甲醇、一缩二乙二醇,以及N-甲基二乙醇胺,苯基二 异丙醇胺,N-乙基二乙醇胺,N-丙基二乙醇胺,N-甲基二丙醇胺,N-甲基二丁醇胺,N- 丁 基二丁醇胺等N-取代的二醇胺中的一种或多种。
[0043] 进一步地,小分子二元胺包括乙二胺、1,4- 丁二胺、环己二胺、1,6-己二胺、丙二 胺、二亚乙烯三胺、三亚乙烯四胺或多乙烯多胺中的一种或多种。
[0044] 进一步地,小分子二元酸主要包括2, 2-二羟甲基丙酸、二胺基羧酸、酒石酸、柠檬 酸、乙二胺基乙磺酸、2-磺酸-1,4- 丁二醇、2, 4-二胺基苯磺酸、N,N-二(羟乙基)-甘氨 酸、二(羟甲基)丙酸、N,N-二(羟乙基)-2-氨基乙磺酸中的一种或多种,也可以是由低 分子量的三元醇(如甘油)和二元酸酐(如顺丁烯二酸酐或丁二酸酐)制备的含一个羧基 和两个羟基的半酯化合物。
[0045] 本发明较佳实施例中,步骤S200中采用的有机溶剂包括: 低沸点(常压沸点< l〇〇°C )酮类溶剂如丙酮、丁酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、四 氢呋喃、1,4-二氧六环中的一种或多种; 或者高沸点溶剂如N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基 亚砜中的一种或多种。
[0046] 有机溶剂用来溶解光敏性二醇化合物、二异氰酸酯类化合物、含活泼氢的双管能 团化合物等,其需具有良好的溶解性,并且在高温或低温的条件下都不易固化,能保持良好 的溶解性能。
[0047] 另外,本发明中对步骤S200中所加的催化剂种类并无特别的限制,如可采用有机 锡类催化剂、胺类催化剂中的一种或多种来促进反应的进行。
[0048] 具体而言,所述有机锡类催化剂为单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、二丁基二乙酸 锡、二乙酸锡、辛酸亚锡、二辛酸锡或二丁基二月桂酸锡中的一种或多种;所述胺类催化剂 选自三乙胺、二亚乙烯三胺、三亚乙基二胺、五甲基二亚乙基三胺、四甲基二氨基乙基醚或 1,2-二甲基咪唑中的一种或多种。 按质量百分比计,所述催化剂的加入量占步骤S200中反应物总质量的0. 01-0. 06%。本 发明中的催化剂优选三亚乙基二胺,其占本发明步骤S200中反应物总质量的0. 03%。
[0049] 本发明所制备出的光敏性聚氨酯的数均分子量为5000-100000。优选地,本发明所 制备的光敏性聚氨酯的数均分子量为20000,其分子量可以采用凝胶渗透色谱进行测定,在 此不赘述。
[0050] 另外,本发明还提供了一种由上述方法所制备而成的光敏性聚氨酯。
[0051 ] 本发明中的光敏性聚氨酯用作绝缘层时可以通过喷墨打印,旋涂以及各种已知的 涂布方法等将所制备的光敏性聚氨酯进行制膜(光敏性聚氨酯绝缘层薄膜)。通过喷墨打印 形成的光敏性聚氨酯绝缘层,可直接通过紫外光照射固化一步形成图案化膜;而通过旋涂 或涂布方法所形成的光敏性聚氨酯绝缘层材料,通过紫外光照射固化成膜,可再进一步使 用显影技术形成图案化膜。
[0052] 进一步地,在光敏性聚氨酯绝缘层薄膜紫外光固化过程中,当光敏基团为
;时,曝光时需加光敏剂。按质量百分比计,所述光敏剂的用量 为光敏性聚氨酯质量的〇. 3%_8%。
[0053] 更进一步地,光敏剂包括2-羟基-2-甲基-1-苯基-1丙酮、2, 2-二甲氧基-2-苯 基苯乙酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、 2, 2-二甲氧基-苯基甲酮、苯基双(2, 4, 6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2-苯基苄-2-二甲 基胺-1-(4-吗啉苄苯基)丁酮、2, 4-二甲基硫杂蒽酮或2, 4-二乙基硫杂蒽酮中的一种或 多种。
[0054] 而在显影技术中,所用显影液为丙二醇单烷基醚、丙二醇烷基醚乙酸酯、环戊酮、 乙酸丁酯、甲基异丁基酮、2, 4-二甲基苯、4-甲基-2-戊酮、环己酮、2-庚酮、乙二醇单乙醚 乙酸酯、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚乙酸酯、丁内酯或N,N-二甲基甲酰胺 中的一种或多种。
[0055] 本发明还提供一种光敏性聚氨酯的应用,即将其用于柔性显示器中TFT器件的绝 缘层。
[0056] 本发明还提供了一种将光敏性绝缘层薄膜用于柔性显示器中TFT器件的制备方 法,如图2所示,其包括以下步骤: 1、 在载体衬底1〇〇 (玻璃或硅片)上制备柔性基板200,该柔性基板200可以是PI、PET 或PEN中的任一种或多种,并对所制备的柔性基板200进行清洗处理; 2、 在柔性基板200上制备并图形化金属导电层作为栅极300,所述金属可以为ΙΤ0、铜、 钥、钛、银、金、钽、钨、铬单质或铝合金中任一种形成的薄膜,或者是由以上单层金属薄膜构 成的两层以上的薄膜; 3、 按照前述制备光敏性聚氨酯薄膜的方法,在图案化后的栅极300上形成绝缘层材料 400 ; 5、 采用金属氧化物TFT或有机TFT作为有源层500 ; 6、 在室温下通过直流磁控溅射方式制备源/漏电极600,并通过光刻和lift-off等工 艺实现图案化,所使用的源/漏电极金属为铝、铜、钥或钛单质中的任一种所形成,或由以 上金属单质作为主体的合金材料及其以上单层金属薄膜构成的两层以上的薄膜。
[0057] 本发明制备了可直接写入图案化的新型材料光敏性聚氨酯,其应用在柔性显示器 件中作为TFTs中的绝缘层时,具有良好的绝缘性质,而且所得TFTs器件的载流子迁移率和 开关电流比较高(载流子迁移率达到1.3 cm2/Vs左右,开关电流比达到了 105左右),使得 显示器件的整体性能得到提高。
[0058] 下面通过具体实施例对本发明的方案进一步阐释: 实施例一: 1、光敏性聚氨酯合成过程 (1)2, 2-二羟甲基(甲基)丙烯酸甲酯的合成 将6.50 g的2-乙基-2-羟甲基-1,3-丙二醇溶解在25 mL二氯甲烷中,加入1 mL三 乙胺(N(Et)3),冰浴搅拌,然后将1.00 g的甲基丙烯酰氯溶解在20 mL二氯甲烷中,氮气保 护下慢慢滴加至上述溶液中,1. 5小时左右滴加完毕,然后继续在冰浴下反应5小时,室温 反应30小时后,过滤,水洗,无水硫酸钠干燥后蒸干得到2, 2-二羟甲基(甲基)丙烯酸甲 酯。
[0059] (2)光敏性聚氨酯的合成 将 2.62 g (10 mmol)二环己基甲烧-4, 4'-二异氰酸酯,0.61 g (3 mmol) 2, 2-二轻 甲基(甲基)丙烯酸甲酯,1.29 g (5 mmol
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