CN104447820A - 一种水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物及其在微接触印刷技术中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物，本发明还提供了此种水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物在微接触印刷技术中的应用。通过将二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce水溶液作为微接触印刷墨水在电子行业常用的聚合物基底表面制备金属图案，为微接触印刷行业提供了新思路。
Description
技术领域
本发明属于现代电子技术领域，特别涉及一种水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物作为绿色环保墨水在微接触印刷技术中的应用。
背景技术
表面微构建技术正逐渐体现出在重要应用价值，特别是微接触印刷技术，其能够在小尺寸上微图案化，在多个领域特别是现代电子技术领域具有重要意义。目前可供选择的微接触印刷墨水较少，也局限了表面可进行微接触印刷的材料，大量的材料无法用微接触印刷的方法制备表面图案。因而开发新的、稳定的的墨水具有很大的意义。
本申请人在已获授权的专利(CN 102516841B)中公开了八(辛烷氧基)-酞菁锌作为墨水在聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯或聚酰亚胺基底进行微接触印刷的应用技术；在已获授权的专利(CN 102964909B)中公开了水溶性的5，10，15，20-四[4-(3’-丙氧基吡啶溴化盐)苯基]卟啉锌在聚对苯二甲酸乙二酯基底上进行微接触印刷中的应用技术；在已获授权的专利(CN102964910B)中公开了水溶性的5，10，15，20-四磺酸钠苯基卟啉锌在聚酰亚胺基底进行微接触印刷的应用技术。
为进一步丰富微接触印刷墨水和基底的选择，并且提升微接触印刷质量，有必要进一步开发金属卟啉配合物在微接触印刷中的应用。水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物性能稳定，成膜质量高，可以作为一种稳定的墨水应用于多种材料表面的微接触印刷。目前水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物作为微接触印刷墨水的应用未见报道。
发明内容
本发明提供了一种水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物及其在微接触印刷技术中的应用。
本发明的技术方案如下：
一种水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物，其特征在于，所述配合物的结构式为：
该化合物的化学名称：二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce；
分子式：C90H66O2N10Ce；
相对分子量：1459.7g/mol。
一种水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物在微接触印刷技术中的应用，其特征在于，包括如下步骤：
1)基底表面处理：将聚合物基底用乙醇超声清洗1-2小时，取出后置于80-90℃真空干燥，干燥后将聚合物基底置于1-3％的乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷溶液中浸泡24-36小时，取出乙醇超声清洗1-2小时，取出后置于80-90℃真空干燥，将聚合物基底、甲基丙烯酸、偶氮二异丁腈和蒸馏水一起放入三颈瓶中，在80-90℃的温度下反应1-2小时，在聚合物基底表面引入羧基，得羧基化基底；
2)制备二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce的水溶液：将二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce用水溶解，得到浓度为2-5g/L的二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce水溶液；
3)微接触印刷：将PDMS印章浸泡于二(-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce水溶液中30-40s，取出后于N2气流中干燥30-60s，将涂有二(-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce水溶液的PDMS印章盖于羧基化基底上，轻压10-20s，将PDMS印章图案转移至羧基化基底表面，得到印有图案的基底；
4)化学镀：将印有图案的基底浸泡于0.1-0.3g/L PdCl2溶液中10-30s，取出后放于化学镀溶液中进行化学镀，时间为1-10min，取出后在基底上得到精美的金属图案。
优选的是，所述的水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物在微接触印刷技术中的应用，其特征在于，步骤1)中选用的聚合物基底材料为聚酰亚胺、聚四氟乙烯中的一种。
优选的是，所述的水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物在微接触印刷技术中的应用，其特征在于，步骤1)中选用的乙醇与聚合物基底的质量百分比为1-1∶5。
优选的是，所述的水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物在微接触印刷技术中的应用，其特征在于，步骤1)聚合物基底、甲基丙烯酸、偶氮二异丁腈和蒸馏水的质量百分比为1000-3000∶15-30∶1∶500-800。
优选的是，所述的水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物在微接触印刷技术中的应用，其特征在于，步骤4)中化学镀溶液可以为由4-6wt％硫酸铜、7-8wt％酒石酸钠钾、6-10wt％氢氧化钠、32-36wt％甲醛和余量的蒸馏水组成的化学镀溶液。
优选的是，所述的水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物在微接触印刷技术中的应用，其特征在于，步骤4)中化学镀溶液可以为由5-8wt％三氯化金、5-8wt％亚硫酸金钠、10-12wt％亚硫酸钠、15-18wt％柠檬酸钾和余量的蒸馏水组成的化学镀溶液。
本发明有益效果：
1)相对于单层金属卟啉配合物，双层三明治型Ce金属卟啉配合物具有特殊性质，二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce水溶液由于有强烈的π-π键作用，所以在成膜时，要比单层金属卟啉配合物更为稳定；同时，相对于单层金属卟啉配合物，其氧化还原电位更窄，可在化学镀过程中稳定反应，获得分辨率更高的精细图案。
2)二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce水溶液作用于聚合物基底上，与聚合物基底上的羧基配位连接，在基底表面上形成那里热力学稳定、能量低的有序膜，强烈的吸附了化学镀溶液中的金属离子，形成了精美的图案，同时使用二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce水溶液印刷时候不会出现分子扩散，致使图案扭曲变宽等现象发生。
3)通过将二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce水溶液作为微接触印刷墨水在电子行业常用的聚合物基底表面制备金属图案，为微接触印刷行业提供了新思路。
4)二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce可溶于水，溶剂绿色环保。
5)二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce水溶液原料易得、成本低、稳定，在工业应用上具有很大的潜力。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明，但绝对不是对本发明范围的限制。下面参照实施例进一步详细阐述本发明，但是本领域技术人员应当理解，本发明并不限于这些实施例以及使用的制备方法。而且，本领域技术人员根据本发明的描述可以对本发明进行等同替换、组合、改良或修饰，这些都包括在本发明的范围内。
实施例1
1)基底表面处理：将聚酰亚胺基底用乙醇超声清洗1小时，取出后置于80℃真空干燥，干燥后将聚酰亚胺基底置于1％的乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷溶液中浸泡24小时，取出乙醇超声清洗1小时，取出后置于80℃真空干燥，乙醇与聚合物基底的质量百分比为1∶1，将100g的聚酰亚胺基底、1.5g的甲基丙烯酸、0.1g的偶氮二异丁腈和500ml的蒸馏水一起放入三颈瓶中，在80℃的温度下反应1小时，得羧基化的聚酰亚胺基底；
2)制备二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce的水溶液：将二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce用水溶解，得到浓度为2g/L的二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce水溶液；
3)微接触印刷：将PDMS印章浸泡于二(-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce水溶液中30s，取出后于N2气流中干燥30s，将涂有二(-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce水溶液的PDMS印章盖于羧基化的聚酰亚胺基底上，轻压10s，将PDMS印章图案转移至羧基化的聚酰亚胺基底表面，得到印有图案的基底；
4)化学镀：将印有图案的基底浸泡于0.1g/L PdCl2溶液中10s，取出后放于由4wt％硫酸铜、7wt％酒石酸钠钾、6wt％氢氧化钠、32wt％甲醛和余量的蒸馏水组成的化学镀铜液中进行化学镀，时间为1min，取出后即可在基底上得到精美的金属铜图案。
得出的图案精美细致，整齐完整，无扭曲，扩散变形现象发生。
实施例2
1)基底表面处理：将聚四氟乙烯基底用乙醇超声清洗2小时，取出后置于90℃真空干燥，干燥后将聚四氟乙烯基底置于3％的乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷溶液中浸泡36小时，取出乙醇超声清洗2小时，取出后置于90℃真空干燥，乙醇与聚合物基底的质量百分比为1∶5，将300g的聚四氟乙烯基底、3g的甲基丙烯酸、0.1g的偶氮二异丁腈和800ml的蒸馏水一起放入三颈瓶中，在90℃的温度下反应2小时，得到羧基化的聚四氟乙烯基底；
2)制备二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce的水溶液：将二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce用水溶解，得到浓度为5g/L的二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce水溶液；
3)微接触印刷：将PDMS印章浸泡于二(-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce水溶液中40s，取出后于N2气流中干燥60s，将涂有二(-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce水溶液的PDMS印章盖于羧基化的聚四氟乙烯基底上，轻压20s，将PDMS印章图案转移至羧基化的聚四氟乙烯基底表面，得到印有图案的基底；
4)化学镀：将印有图案的基底浸泡于0.3g/L PdCl2溶液中30s，取出后放于由5％三氯化金、5％亚硫酸金钠、10％亚硫酸钠、15％柠檬酸钾和余量的蒸馏水组成的化学镀金液中进行化学镀，时间为10min，取出后即可在基底上得到精美的金属金图案。
得出的图案精美细致，整齐完整，无扭曲，扩散变形现象发生。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (7)
1.一种水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物，其特征在于，所述配合物的结构式为：
该化合物的化学名称：二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce；
分子式：C90H66O2N10Ce；
相对分子量：1459.7g/mol。
2.一种水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物在微接触印刷技术中的应用，其特征在于，包括如下步骤：
1)基底表面处理：将聚合物基底用乙醇超声清洗1-2小时，取出后置于80-90℃真空干燥，干燥后将聚合物基底置于1-3％的乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷溶液中浸泡24-36小时，取出乙醇超声清洗1-2小时，取出后置于80-90℃真空干燥，将聚合物基底、甲基丙烯酸、偶氮二异丁腈和蒸馏水一起放入三颈瓶中，在80-90℃的温度下反应1-2小时，在聚合物基底表面引入羧基，得羧基化基底；
2)制备二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce的水溶液：将二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce用水溶解，得到浓度为2-5g/L的二(5-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce水溶液；
3)微接触印刷：将PDMS印章浸泡于二(-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce水溶液中30-40s，取出后于N2气流中干燥30-60s，将涂有二(-(4’-羟基-3’-氨甲基苯基)-10，15，20-三苯基卟啉)配Ce水溶液的PDMS印章盖于羧基化基底上，轻压10-20s，将PDMS印章图案转移至羧基化基底表面，得到印有图案的基底；
4)化学镀：将印有图案的基底浸泡于0.1-0.3g/L PdCl2溶液中10-30s，取出后放于化学镀溶液中进行化学镀，时间为1-10min，取出后在基底上得到精美的金属图案。
3.如权利要求2所述的水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物在微接触印刷技术中的应用，其特征在于，步骤1)中选用的聚合物基底材料为聚酰亚胺、聚四氟乙烯中的一种。
4.如权利要求2所述的水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物在微接触印刷技术中的应用，其特征在于，步骤1)中选用的乙醇与聚合物基底的质量百分比为1-1∶5。
5.如权利要求2所述的水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物在微接触印刷技术中的应用，其特征在于，步骤1)聚合物基底、甲基丙烯酸、偶氮二异丁腈和蒸馏水的质量百分比为1000-3000∶15-30∶1∶500-800。
6.如权利要求2所述的水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物在微接触印刷技术中的应用，其特征在于，步骤4)中化学镀溶液可以为由4-6wt％硫酸铜、7-8wt％酒石酸钠钾、6-10wt％氢氧化钠、32-36wt％甲醛和余量的蒸馏水组成的化学镀溶液。
7.如权利要求2所述的水溶性双层三明治型Ce金属卟啉配合物在微接触印刷技术中的应用，其特征在于，步骤4)中化学镀溶液可以为由5-8wt％三氯化金、5-8wt％亚硫酸金钠、10-12wt％亚硫酸钠、15-18wt％柠檬酸钾和余量的蒸馏水组成的化学镀溶液。
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