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新型UV固化体系的研究及其应用

张永兴  
【摘要】: 紫外光固化技术具有固化速度快、少污染、节能等优点,是一种绿色技术。紫外光固化体系主要由光引发剂、低聚物、活性稀释剂和各种助剂组成,光引发剂是光固化体系的关键组成部分,对光固化速度起决定性作用;而光固化树脂是主要组分之一,决定了固化后产品的基本性能。本文从以下几部分开展研究: 1、用光引发剂邻氯代六芳基双咪唑(BCIM)、增感剂4,4-二(N,N’-二甲基-氨基)苯甲酮(EMK)和供氢体N-苯基甘氨酸(NPG)组成增感引发体系。研究了在高压汞灯照射下,增感体系中各组分与甲基丙烯酸甲酯(MMA)光聚合速率的关系,并在此基础上初步研究了该体系在液态光致抗蚀剂中的应用。与常规光引发体系ITX/907相比,BCIM增感体系得到的图像线条更清晰,边缘更陡直。 2、成功合成了四种新型大分子碘鎓盐阳离子光引发剂:聚(苯乙烯碘鎓-六氟锑酸盐-co-甲基丙烯酸甲酯)(COPSMI)、聚(苯乙烯碘鎓-六氟锑酸盐-co-丙烯酸丁酯)(COPSBI)、聚(苯乙烯碘鎓-六氟锑酸盐-co-丙烯酸羟乙酯)(COPSHI)和聚(苯乙烯碘鎓-六氟锑酸盐-co-聚乙二醇甲基丙烯酸酯)(COPSPI),利用核磁共振仪(1H-NMR)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、凝胶渗透色谱仪(GPC),差示扫描量热仪(DSC),紫外可见分光光度仪(UV)等对产物的分子结构、分子量、分子量分布、玻璃化转变温度和紫外吸收波长进行了表征。考察了它们的感光性能、溶解性和迁移率,结果表明所得大分子阳离子光引发剂均具有较好的感光性能,溶解性和低迁移率。 3、用邻甲酚醛环氧树脂和丙烯酸合成了邻甲酚醛环氧丙烯酸树脂(JFA),然后用四氢苯酐对其改性,得到了羧基化邻甲酚醛环氧丙烯酸树脂(CJFA)。考察了催化剂种类、催化剂用量、反应温度、阻聚剂种类和阻聚剂用量对产物性能的影响。得到较优化的反应条件为:第一步反应温度T1为100~105℃,第二步反应温度T2为95℃,催化剂选用三苯基膦,用量为0.4 %(质量分数),阻聚剂选用对羟基苯甲醚,用量为0.1~0.2 %(质量分数)。将CJFA配制成光成像碱显影阻焊油墨进行了初步性能测试,实验结果表明,自制树脂CJFA的综合性能良好,与日本样品相当,达到了预期的效果。 4、首先合成了7-羟基-4-甲基香豆素(CM-OH),用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)与7-羟基-4-甲基香豆素(CM-OH)反应得到半封闭IPDI-香豆素(IPDI-CM);以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)、甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DM)、丙烯酸异辛酯(EHA)为单体,通过自由基共聚得到双亲性丙烯酸树脂((P(St-HPMA-DM-EHA));最后以半封闭IPDI-CM与P(St-HPMA-DM-EHA)上HPMA单元的羟基反应,在丙烯酸树脂侧链上引入可光二聚的香豆素基团,得到新型自引发双亲性光敏树脂(P(St-HPMA-DM-EHA)-IPDI-CM)。考察了P(St-HPMA-DM-EHA)-IPDI-CM的光敏性,中和度对其乳化性能和漆膜性能的影响,结果表明P(St-HPMA-DM-EHA)-IPDI-CM具有较好的光敏性和乳化性能,漆膜性能也较好。


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