【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光刻胶原材料的，涉及高性能亚胺基盐，具体涉及一种热稳定高，酸性强亚胺基盐的制备方法，包括高性能光刻胶pag材料关键阴离子片段和环全氟取代烷基的高性能盐。本专利技术制备工艺技术路线方法简单，提供了一种较优的用于光刻胶光致产酸剂关键阴离子片段盐制备工艺技术路线方法，本制备工艺技术路线方法所得产物收率高、纯度高，整个工艺技术路线具有操作简单、后处理方便、环境友好的特点。
技术介绍
1、环全氟磺酰亚胺基盐是一种重要的全氟化合物，具有无毒、低挥发性和高稳定性的一系列优良理化性质，被广泛应用于医药、农药、航天、电子行业；例如环全氟磺酰亚胺锂在电池中具有广泛的应用，它可以作为电解质添加剂，提高电池的电化学性能和循环寿命。与传统的锂盐相比，双氟磺酰亚胺锂具有更高的离子传导率和更低的电极极化，可以提高电池的能量密度和功率密度。此外，双氟磺酰亚胺锂还具有较高的热稳定性，可以提高电池的安全性能。
2、此外，最近研究发现，因其独特的热稳定性以及强路易斯酸性，环全氟磺酰亚胺基盐还可以应用在krf光刻胶pag材料关键阴离子片段，由其制备的pag化合物可以有效的解决光刻胶溶解性低、透光性差、产酸率低的问题。因此，开发一种环全氟磺酰亚胺基盐的制备工艺显得至关重要。
3、最早由l.conte et al.等人在journal offluorine chemistry 125(2004)243–252公开了一种ecf法全合成制备出环全氟磺酰亚胺基锂的方法。制备过程中需要用到剧毒、挥发性强的hf或者f2，而且反应周期长、收率低、
4、1997年，德国杜伊斯堡大学的juschke ralf课题组同样使用了ecf法，以1,3-二溴丙烷为起始原料，经磺化、酰化、亲核氟氯交换反应制备得到1,3-丙烷二磺酰氟，然后将1,3-丙烷二磺酰氟进行电解得到1,3-全氟丙烷二磺酰氟，制备过程中使用了剧毒、挥发性强的hf，且收率较低，阻碍了1,3-全氟丙烷二磺酰氟在聚合物、锂离子二次电池和聚合物电解质膜领域的广泛应用。
5、但是上述公开的方法无法避免原材料购买、中间体收率低、产物潮解，产品的水分及杂质含量高、方法路线复杂的问题，导致产品收率低、制造成本高。以上问题若未解决，将阻碍它们的大规模应用，尤其是阻碍其成为高端光刻胶材料。
6、因此基于上述的不足与缺陷，本申请旨在公开一种环全氟磺酰亚胺基盐化合物的制备方法，使其在光刻胶材料等领域具有重要的产业化应用价值，本申请公开的工艺路线制备方法和纯化方法制备的化合物水分及杂质含量少、方法路线简单，导致产品收率高、制造成本低，可以实现大批量大规模的生产及应用。
技术实现思路
1、要解决的技术问题：本专利技术的目的在于提供一种环全氟磺酰亚胺基盐化合物的制备方法，本申请公开的工艺路线制备方法和纯化方法制备的化合物水分及杂质含量少、方法路线简单，导致产品收率高、制造成本低，可以实现大批量大规模的生产及应用，在高端光刻胶材料领域具有重要的产业化应用价值。
2、技术方案：一种光敏聚合物环全氟磺酰亚胺基盐，所述光敏聚合物结构通式ⅰ如下所示：
3、
4、其中，m为k、na、ba或li金属离子。
5、进一步的，具体制备步骤如下：
6、s1.以hfpo和i2为原料，以金属镍为催化剂，在高温加压下反应，得到二碘六氟丙烷；
7、s2.将二碘六氟丙烷与磺化剂，通过加热回流反应得到六氟丙烷-1,3-二磺酸钠；
8、s3.在六氟丙烷-1,3-二磺酸钠中加入氯化剂，高温下反应得到六氟丙烷-1,3-二磺酰氯；
9、s4.将六氟丙烷-1,3-二磺酰氯和氟化剂加入至反应溶剂中，加热条件下反应得到六氟丙烷-1,3-二磺酰氟；
10、s5.将六氟丙烷-1,3-二磺酰氟溶于溶剂后，加入成环亚胺化合物，反应得到关环产物；
11、s6.将步骤s5制备得到的关环化合物加入至溶剂中，然后加入碱性化合物，上述关环产物水解反应后，结晶得到目标化合物。
12、进一步的，所述步骤s1中hfpo与i2的摩尔比为3.0-4.0：1，金属镍催化剂与hfpo的摩尔比为1-3：20，所述反应温度为170-190℃。
13、进一步的，所述步骤s2中磺化剂包括亚硫酸氢钠、连二硫酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫酸及其任意组合，所述磺化剂和二碘六氟丙烷的摩尔比为2-3：1。
14、进一步的，所述步骤s3中氯化剂包括氯气、五氯化磷、三氯化磷、三氯氧磷、lucas及其任意组合，所述1,3-全氟丙烷二磺酸钠与氯化剂的摩尔比为0.33-0.5：1，所述反应温度为70-200℃。进一步的，所述步骤s4中氟化剂包括氟化锂、氟化钾、氟化钠、氟化银、tbaf、hf及其任意组合，所述氟化剂与1,3-全氟丙烷二磺酰氯的摩尔比为2.0-3.0：1，所述反应溶剂为丙酮、乙腈、二氯甲烷、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙醚、异丙醚、甲醇和乙醇中的任意一种或两种及两种以上的组合物，所述反应温度为25-60℃。
15、进一步的，所述步骤s5中成环亚胺化合物包括碳酸铵、乙酸铵、氟化铵、氨水、氨气及其任意组合，所述溶剂包括乙腈、四氢呋喃、正己烷、乙醚、异丙醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、碳酸二甲酯及其任意组合，所述反应温度为10-30℃，所述成环亚胺化合物与3-全氟丙烷二磺酰氟的摩尔比为10-20：1。
16、进一步的，所述步骤s6中碱性化合物的金属离子阳离子片段包括k、na、li、ca、ba金属，碱性化合物的阴离子片段包括羟基、叔丁醇、甲醇、乙醇，所述碱性化合物与关环产物的摩尔比为0.9-1.5：1，所述溶剂包括丙酮、乙醚、甲基叔丁基醚、乙酸乙酯、乙酸甲酯及其任意组合，加入碱性化合物的温度为5-10℃，水解反应的温度为25-30℃，所述结晶的溶剂选择包括乙醚、异丙醚、丙酮、甲基叔丁基醚，乙酸乙酯、碳酸二甲酯、正己烷、四氢呋喃及其任意组合。
17、进一步的，所述的环全氟磺酰亚胺基盐化合物作为krf光刻胶pag材料关键阴离子片段，其可以合成应用在液晶显示、凸块、微机电存储器芯片制造领域光刻胶关键pag原料。
18、有益效果：
19、1.本专利技术的工艺路线制备方法和纯化方法制备的化合物水分及杂质含量少、方法路线简单，导致产品收率高、制造成本低，可以实现大批量大规模的生产及应用。
20、2.环全氟磺酰亚胺基盐因其独特的热稳定性以及强路易斯酸性，还可用作krf光刻胶pag材料关键阴离子片段，环全氟磺酰亚胺基盐制备的pag化合物可以有效地解决光刻胶溶解性低、透光性差、产酸率低的问题。本专利技术制备的环全氟磺酰亚胺基盐具有化学稳定性好，热稳定性高，产酸速度快的特点，广泛应用于lcd(液晶显示)/bump凸块/mems微机电/3d-nand存储器芯片制造领域。因此，制备一种环全氟磺酰亚胺基盐在高端光刻胶材料领域具本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种环全氟磺酰亚胺基盐化合物，其特征在于，所述亚胺基盐化合物的结构通式Ⅰ如下所示：
2.根据权利要求1所述的一种环全氟磺酰亚胺基盐化合物，其特征在于，具体制备步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种环全氟磺酰亚胺基盐化合物，其特征在于：所述步骤S1中HFPO与I2的摩尔比为3.0-4.0：1，金属镍催化剂与HFPO的摩尔比为1-3：20，所述反应温度为170-190℃。
4.根据权利要求2所述的一种环全氟磺酰亚胺基盐化合物，其特征在于：所述步骤S2中磺化剂包括亚硫酸氢钠、连二硫酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫酸及其任意组合，所述磺化剂和二碘六氟丙烷的摩尔比为2-3：1。
5.根据权利要求2所述的一种环全氟磺酰亚胺基盐化合物，其特征在于：所述步骤S3中氯化剂包括氯气、五氯化磷、三氯化磷、三氯氧磷、Lucas及其任意组合，所述1,3-全氟丙烷二磺酸钠与氯化剂的摩尔比为0.33-0.5：1，所述反应温度为70-200℃。
6.根据权利要求2所述的一种环全氟磺酰亚胺基盐化合物，其特征在于：所述步骤S4中氟化剂包括氟化锂、氟化钾
7.根据权利要求2所述的一种环全氟磺酰亚胺基盐化合物，其特征在于：所述步骤S5中成环亚胺化合物包括碳酸铵、乙酸铵、氟化铵、氨水、氨气及其任意组合，所述溶剂包括乙腈、四氢呋喃、正己烷、乙醚、异丙醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、碳酸二甲酯及其任意组合，所述反应温度为10-30℃，所述成环亚胺化合物与3-全氟丙烷二磺酰氟的摩尔比为10-20：1。
8.根据权利要求2所述的一种环全氟磺酰亚胺基盐化合物，其特征在于：所述步骤S6中碱性化合物的金属离子阳离子片段包括K、Na、Li、Ca、Ba金属，碱性化合物的阴离子片段包括羟基、叔丁醇、甲醇、乙醇，所述碱性化合物与关环产物的摩尔比为0.9-1.5：1，所述溶剂包括丙酮、乙醚、甲基叔丁基醚、乙酸乙酯、乙酸甲酯及其任意组合，加入碱性化合物的温度为5-10℃，水解反应的温度为25-30℃，所述结晶的溶剂选择包括乙醚、异丙醚、丙酮、甲基叔丁基醚、乙酸乙酯、碳酸二甲酯、正己烷、四氢呋喃及其任意组合。
9.如权利要求1-8所述的环全氟磺酰亚胺基盐化合物作为KrF光刻胶PAG材料关键阴离子片段，其可以合成应用在液晶显示、凸块、微机电存储器芯片制造领域光刻胶关键PAG原料，其中，PAG种类包含如下结构：
...【技术特征摘要】
1.一种环全氟磺酰亚胺基盐化合物，其特征在于，所述亚胺基盐化合物的结构通式ⅰ如下所示：
2.根据权利要求1所述的一种环全氟磺酰亚胺基盐化合物，其特征在于，具体制备步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种环全氟磺酰亚胺基盐化合物，其特征在于：所述步骤s1中hfpo与i2的摩尔比为3.0-4.0：1，金属镍催化剂与hfpo的摩尔比为1-3：20，所述反应温度为170-190℃。
4.根据权利要求2所述的一种环全氟磺酰亚胺基盐化合物，其特征在于：所述步骤s2中磺化剂包括亚硫酸氢钠、连二硫酸钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫酸及其任意组合，所述磺化剂和二碘六氟丙烷的摩尔比为2-3：1。
5.根据权利要求2所述的一种环全氟磺酰亚胺基盐化合物，其特征在于：所述步骤s3中氯化剂包括氯气、五氯化磷、三氯化磷、三氯氧磷、lucas及其任意组合，所述1,3-全氟丙烷二磺酸钠与氯化剂的摩尔比为0.33-0.5：1，所述反应温度为70-200℃。
6.根据权利要求2所述的一种环全氟磺酰亚胺基盐化合物，其特征在于：所述步骤s4中氟化剂包括氟化锂、氟化钾、氟化钠、氟化银、tbaf、hf及其任意组合，所述氟化剂与1,3-全氟丙烷二磺酰氯的摩尔比为2.0-3.0：1，所述反应溶剂为丙酮、乙腈、二氯甲烷、四氢呋喃、乙酸乙酯、...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，王全辉，吴绍伟，黄晓蕾，张凌，
申请(专利权)人：苏州威迈芯材半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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