CN111349227A - 一种长链环氧阳离子单体转子相光聚合及其应用 - Google Patents

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何勇
李锋
姚淼
聂俊
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Abstract

本发明属于光聚合技术领域，转子相链式光聚合属于特殊的一种固态聚合，它具有液态光聚合所不具有的固化收缩小，对氧气和水汽不敏感等优势，但是也存在缺陷。限制固态光聚合应用的一个最大问题就是聚合转化率较低。本发明采用一种长链环氧单体的进行阳离子转子相链式光聚合反应。可以提高转化率，为研究这方面的阳离子转子相光聚合提供一定的参考价值。可用于一些对尺寸要求严格的特殊场合，例如精密光刻及图案化等领域。

Description

一种长链环氧阳离子单体转子相光聚合及其应用
技术领域
本发明涉及光固化领域，具体涉及活性阳离子单体体系的光聚合。
背景技术
光聚合是指可见光或紫外光引发单体或低聚物发生链式反应生成聚合物的一种新型聚合方法，与传统聚合相比，有着无可比拟的优点。光聚合技术自20世纪60年代问世以来，以其聚合成本低，聚合时间短，不污染环境，较低温下也能聚合等优点，而被大家所关注，短短几十年间发展迅速。
由于传统的液态光聚合存在着固化收缩严重，易受氧气、水汽的阻聚，使得光聚合技术的应用受到制约。因此，解决这些问题是光聚合技术发展的重要前提。并且由于人们的不成熟认识，认为固态不能聚合，导致光聚合反应只关注液态聚合，忽视了固态光聚合反应。
转子相是完全有序的晶体和各向同性液体之间处于特殊状态的凝聚状态，是一种特殊的固态。最近研究证明了转子相光聚合可以在部分长链化合物中发生，其具有液态光聚合所不具有的固化收缩小，水汽不敏感等优势，极大地扩展了固态光聚合的应用。
之前，我们研究了转子相自由基光聚合体系，为了进一步拓展单体在光聚合的应用。在本专利中，我们选用长链环氧化合物进行阳离子转子相光聚合，阳离子聚合降低了氧阻聚，可以达到较高聚合转化率，进一步拓宽了转子相光聚合的应用，可以应用在例如精密光刻及图案化等。
发明内容
本发明的目的是通过对长链环氧转子相光聚合的研究，使转子相光聚合可以应用于对尺寸要求严格的特殊场合，例如精密光刻及图案化等。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明是单体长链烷基缩水甘油醚的一种（十六烷基缩水甘油醚、十八烷基缩水甘油醚、二十二烷基缩水甘油醚），采用阳离子光引发剂为（4-辛烷氧基苯基）苯碘鎓六氟锑酸盐、UVI-6976、UVI-6992、Omni550、Omni650、Omni440 的任意一种。
本发明所采用的光源是全波段的汞灯。
本发明为了避免光放热引起物质结构的变化，专门设计了一套循环水控温的装置，使循环水通过放样品的试验台，便于聚合温度的控制。
本发明的实验过程，将长链单体与1-6%质量分数的光引发剂熔融混合均匀后涂在载体上。将载体放在控温台上，通过水浴控制到所需的温度。温度恒定后，采用汞灯光源进行光照聚合。
本发明用实时红外监测聚合过程，证明长链环氧单体阳离子转子相光聚合可以达到较高转化率，用差式扫描量热（DSC）表征长链环氧的物质相态。
附图说明
图1：不同长链烷基缩水甘油醚的DSC图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
将长链单体十八烷基缩水甘油醚与1%质量分数的光引发剂熔融混合均匀后涂在载体上。用实时红外实时监测其聚合过程。实时红外测定聚合动力学的实验条件：通过循环水系统控制聚合温度在30℃，采用全波段汞灯以光强10 mW/cm2进行光照聚合，聚合时间15min。实时红外的结果显示，光聚合转化率达到36%。
实施例2
将长链单体十八烷基缩水甘油醚与3%质量分数的光引发剂熔融混合均匀后涂在载体上。用实时红外实时监测其聚合过程。实时红外测定聚合动力学的实验条件：通过循环水系统控制聚合温度在30℃，采用全波段汞灯以光强10 mW/cm2进行光照聚合，聚合时间15min。实时红外的结果显示，光聚合转化率达到47%。
实施例3
将长链单体十八烷基缩水甘油醚与6%质量分数的光引发剂熔融混合均匀后涂在载体上。用实时红外实时监测其聚合过程。实时红外测定聚合动力学的实验条件：通过循环水系统控制聚合温度在30℃，采用全波段汞灯以光强10 mW/cm2进行光照聚合，聚合时间15min。实时红外的结果显示，光聚合转化率达到52%。
实施例4
将长链单体十八烷基缩水甘油醚与3%质量分数的光引发剂熔融混合均匀后涂在载体上。用实时红外实时监测其聚合过程。实时红外测定聚合动力学的实验条件：通过循环水系统控制聚合温度在30℃，采用全波段汞灯以光强5 mW/cm2进行光照聚合，聚合时间15min。实时红外的结果显示，光聚合转化率达到35%。
实施例5
将长链单体十八烷基缩水甘油醚与3%质量分数的光引发剂熔融混合均匀后涂在载体上。用实时红外实时监测其聚合过程。实时红外测定聚合动力学的实验条件：通过循环水系统控制聚合温度在30℃，采用全波段汞灯以光强20 mW/cm2进行光照聚合，聚合时间15min。实时红外的结果显示，光聚合转化率达到50%。
实施例6
将长链单体十六烷基缩水甘油醚与3%质量分数的光引发剂熔融混合均匀后涂在载体上。用实时红外实时监测其聚合过程。实时红外测定聚合动力学的实验条件：通过循环水系统控制聚合温度在23℃，采用全波段汞灯以光强10 mW/cm2进行光照聚合，聚合时间15min。实时红外的结果显示，光聚合转化率达到43%。
实施例7
将长链单体二十二烷基缩水甘油醚与3%质量分数的光引发剂熔融混合均匀后涂在载体上。用实时红外实时监测其聚合过程。实时红外测定聚合动力学的实验条件：通过循环水系统控制聚合温度在40℃，采用全波段汞灯以光强10 mW/cm2进行光照聚合，聚合时间15min。实时红外的结果显示，光聚合转化率达到47%。

Claims (3)

1.一种转子相阳离子光聚合单体，其特征在于，所使用的是长链烷基缩水甘油醚，包括十六烷基缩水甘油醚、十八烷基缩水甘油醚、二十二烷基缩水甘油醚。
2.根据权利1所述的转子相阳离子光聚合单体在光聚合时所使用的阳离子光引发剂为（4-辛烷氧基苯基）苯碘鎓六氟锑酸盐、UVI-6976、UVI-6992、Omni550、Omni650、Omni440 的任意一种。
3.根据权利1所述的转子相阳离子光聚合单体的光聚合体系，其特征在于，阳离子光引发剂占长链烷基缩水甘油醚质量的1-6%。
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