一种光敏聚合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种光敏聚合物及其制备方法和应用，所述光敏聚合物中含有如式I所示的结构单元，其具有杂臂的梳状结构，通过基团及链段之间的相互协同，赋予其更高的透过率，以及良好的溶解性、相容性、稳定性和光反应活性等。包含所述光敏聚合物的光敏树脂组合物具有优异的光学特性和透过率，同时，体系具有优异的相容性和储存稳定性，并提高了显影性能、耐热性和耐化学性，进一步改善了光刻图案的分辨率和品质。和品质。

【技术实现步骤摘要】
一种光敏聚合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚合物材料
，具体涉及一种光敏聚合物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]光刻胶又称光致抗蚀剂，通常由感光树脂、光引发剂和溶剂等组成，其在紫外光照射下，能够发生交联固化或者降解反应，即可以进行“光刻”。向光刻胶中加入着色剂(例如红色、绿色或蓝色等)就制成了彩色光刻胶(又称彩色感光/光敏性树脂组合物)。将彩色光刻胶涂布于玻璃基板上成膜后经紫外光光刻，形成彩色图案就制成了彩色滤光片。用于彩色液晶显示装置或拍摄元件等的彩色滤光片通常使用颜料分散法制造：在形成有黑色矩阵图案的玻璃基板上均匀涂布红色、蓝色或绿色的单色光刻胶，然后加热干燥成膜(称为前烘)，将所形成的涂膜经紫外曝光、显影、加热固化(称为后烘)，便得到单一颜色的彩色滤光片。根据需要按不同颜色重复进行上述操作，便可形成含有三色像素的彩色滤光片，应用于薄膜晶体管液晶显示器(TFT
‑
LCD)领域。
[0003]光敏树脂又称预聚物(Prepolymer)、低聚物(oligomer)或齐聚物，是光敏树脂组合物中的重要组成组分。它是一种分子量相对较低的感光性树脂，其中包含可以进行光固化反应的基团，是光敏树脂组合物能够在紫外光照射下固化后维持稳定的重要材料。尽管光敏树脂的种类有很多，但受制于彩色滤光片的生产和应用工艺要求，必须具有较快的光固化速率和良好的透过率，具有一定的硬度、柔韧性、热稳定性、附着力，而且需要具有较快的显影速度、良好的分辨率、适宜的固化收缩率，还要有一定的耐黄变性能和耐化学品性能；此外，无毒或较低的刺激性、与光固化体系的相容性也是必要的性能。然而，如此多的性能要求通常难以兼顾，甚至有些性能要求存在相互矛盾之处；现有的光敏树脂材料在获得若干种性能的同时，往往对其中某些性能采取让步。例如CN102789129A公开了一种制造液晶显示的彩色滤光片的光固化性着色组合物，其中包括碱可溶树脂、颜料、分散剂、丙烯酸酯类单体、光引发剂和溶剂，所述碱可溶树脂为丙烯酸酯共聚物，其侧基包括可聚合双键，以及包含苯环和羧基的碱可溶基团；该光固化性组合物在曝光的同时使得羧基数量减少，有助于改善收缩率，但是体系的相容性和交联密度不足，影响胶膜的性能，而且透过率偏低。CN107870514A公开了一种感光性树脂组合物，其中包括：含有羧基的感光性树脂，肟酯类光聚合引发剂，与铜形成络合物的化合物，具有烯类不饱和基团的化合物，环氧化合物；所述感光性树脂组合物的涂膜的厚度为10μm左右，铜箔上的感光性也较好，并且能够获得针对铜箔的密合性优异的固化物；但是，上述感光性树脂组合物的透过率较低，而且其应用于包含颜料的彩色光刻胶体系时，难以与体系中的多种组分良好兼容，从而影响加工性能和胶膜的使用性能。
[0004]鉴于当前的光敏树脂性能不足的现状，开发一种具有良好的光学特性、反应性、显影性、分辨率等多种性能的光敏树脂，使其充分满足彩色滤光片的性能需求，是目前亟待解决的现实问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种光敏聚合物及其制备方法和应用，所述光敏聚合物中含有特定的梳状结构，在可见光范围内具有较高的透过率的同时，还具有良好的相容性和反应活性等；其应用于光敏树脂组合物中，赋予所述光敏树脂组合物优异的透过率、显影性、相容性、耐热性和耐化学性等综合性能。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种光敏聚合物，所述光敏聚合物中含有如式I所示的结构单元：
[0008][0009]式I中，R1为
[0010]R
11
、R
12
各自独立地选自H、C1～C4直链或支链烷基中的任意一种。
[0011]式I中，R
21
、R
22
各自独立地选自H、中的任意一种。
[0012]式I中，R3为
[0013]式I中，R4选自C1～C4直链或支链烷基。
[0014]本专利技术中，波浪线代表基团的连接位点。
[0015]q、n各自独立为1～50，例如可以为2、5、8、10、12、15、18、20、22、25、28、30、32、35、38、40、42、45或48，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0016]式I中，m、r各自独立为1～100，例如可以为5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90或95，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0017]式I中，p为1～50，例如可以为2、5、8、10、12、15、18、20、22、25、28、30、32、35、38、40、42、44、46或48，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本专利技术不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
[0018]本专利技术提供的光敏聚合物中含有如式I所示的结构单元，其具有杂臂的梳状结构，以长的直链烷烃为主链，具有一定的柔性，并搭配有特定的侧链结构，第一长侧链为聚(4
‑
甲基
‑1‑
戊烯)结构，该结构有利于提高光敏聚合物在可见光范围内的透过率；第二长侧链为聚甲基丙烯酸甲酯(R3所在的片段)结构，能够改善光敏聚合物在溶剂中的溶解性、提高光敏树脂组合物体系的相容性；短侧链中含有光敏性的丙烯酸酯基团，有利于提高光聚合反应速率，提高交联密度；同时，所述光敏聚合物的分子侧基还保留一定的羧基，能够提高该光敏聚合物在碱性显影液中的溶解性，提高分辨率。所述光敏聚合物通过分子结构的设计、基团/链段之间的相互协同，使其在具有更高的透过率的同时，还具有良好的溶解性、相容性、反应性和稳定性，从而改善了包含其的光敏树脂组合物的光学特性和透过率，使体系具有优异的相容性和储存稳定性，并提高了显影性、耐热性、耐化学性(耐溶剂性)以及光刻图案的品质。
[0019]本专利技术中，对于化学元素的表述，若无特别说明，则包含化学性质相同的同位素的概念，例如，氢(H)则包括1H(氕)、2H(氘，D)、3H(氚，T)等；碳(C)则包括
12
C、
13
C等。
[0020]在本专利技术中，“Ca～Cb”的表达方式代表该基团具有的碳原子数为a～b。
[0021]在本专利技术中，“各自独立地”表示其主语具有多个时，彼此之间可以相同也可以不同。
[0022]本专利技术中，所述C1～C4直链或支链烷基可以为C1、C2、C3、C4的直链或支链烷基，示例性地包括但不限于：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基等。
[0023]本专利技术中，术语“链段”、“结构单元”、“结构片段”意指单体聚合后形成的聚合物中的部分。
[0024]本专利技术中，短侧链中含有光敏性的丙烯酸酯基团和羧基，即R
21...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光敏聚合物，其特征在于，所述光敏聚合物中含有如式I所示的结构单元：其中，R1为R
11
、R
12
各自独立地选自H、C1～C4直链或支链烷基中的任意一种；R
21
、R
22
各自独立地选自H、中的任意一种；R3为R4选自C1～C4直链或支链烷基；波浪线代表基团的连接位点；q、n各自独立为1～50；m、r各自独立为1～100；p为1～50。
2.根据权利要求1所述的光敏聚合物，其特征在于，所述R
11
和R
12
均为甲基；优选地，所述R1结构片段的重均分子量为100～3000；优选地，所述R3结构片段的重均分子量为100～3000。3.根据权利要求1所述的光敏聚合物，其特征在于，所述光敏聚合物的重均分子量为1000～30000。4.根据权利要求1所述的光敏聚合物，其特征在于，所述光敏聚合物中结构单元的质量百分含量为1～70％，优选为20～60％；其中，波浪线代表基团与Si的连接位点；优选地，所述光敏聚合物的酸值为20～120mg KOH/g，进一步优选为40～100mg KOH/g。5.一种如权利要求1～4任一项所述的光敏聚合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)化合物B1马来酸酐与化合物B2进行聚合反应，得到中间体C；反应式如下：(2)步骤(1)得到的中间体C与聚(4
‑
甲基
‑1‑
戊烯)进行反应，得到中间体D，反应式如下：(3)步骤(2)得到的中间体D的水解产物与甲基丙烯酸缩水甘油酯进行反应，得到所述
光敏聚合物，反应式如下：其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑伟，刘永祥，朱海龙，
申请(专利权)人：固安鼎材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：