DE19725155A1 - Transparente optische Formkörper und Schichten mit niedrigen Wasserstoffgehalten - Google Patents
Transparente optische Formkörper und Schichten mit niedrigen WasserstoffgehaltenInfo
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Description
Für viele Anwendungen im Bereich der Optik und der Mikroelektronik sind härtbare
Werkstoffe mit einem extrem niedrigen Wasseraufnahmevermögen bei gleichzeitiger hoher
Transparenz notwendig. Die Härtbarkeit ist deswegen erforderlich, weil z. B. zum Vergießen
oder für das Aufbringen von Schutzschichten eine niedrigviskose Phase erforderlich ist, die
dann später gehärtet wird. Die Verbindung von hoher optischer Transparenz und niedrigem
Wasseraufnahmevermögen erfordert einen hohen Anteil an unpolaren Bindungen, wobei
der sterische Aufbau der Matrixmaterialien so gestaltet sein muß, daß keine Kristallisation
eintritt. Dies ist jedoch bei fluorierten Polymeren wie PTFE oder aliphatischen Polymeren
wie Polyethylen oder Polypropylen nicht der Fall.
Zur Lösung dieses Problems werden erfindungsgemäß polymerisierbare Monomere mit
einem möglichst hohen Fluorgehalt gegebenenfalls in Kombination mit oberflächen
modifizierten Nanopartikeln eingesetzt.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von transparenten optischen
Formkörpern und Schichten mit niedrigen Wasserstoffgehalten, das dadurch gekennzeich
net ist, daß man
- a) teil- oder perfluorierte aromatische Verbindungen mit mindestens zwei C-C-Doppelbindungen, von denen mindestens eine teil- oder perfluoriert ist, und gegebenenfalls
- b) teil- oder perfluorierte aliphatische und/oder aromatische Verbindungen mit einer C-C-Doppelbindung gegebenenfalls in Gegenwart von
- c) nanoskaligen SiO2-Partikeln, die im wesentlichen frei von Oberflächen-OH-Gruppen sind,
einer thermischen und/oder photochemischen Polyadditionsreaktion unterwirft.
Die teil- oder perfluorierten aromatischen Verbindungen (a) enthalten mindestens zwei,
vorzugsweise zwei, drei oder vier, C-C-Doppelbindungen, von denen mindestens eine
vorzugsweise alle Doppelbindungen in dem Sinne "reaktiv" ist, daß sie einer Cycloaddi
tionsreaktion zugänglich ist. Die reaktiven Doppelbindungen sind teil- oder perfluoriert,
vorzugsweise perfluoriert.
Spezielle Beispiele für geeignete teil- oder perfluorierte aromatische Verbindungen (a) sind:
Bisphenole wie z. B. 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxyphenyl)ethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxy perfluorphenyl)ethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxyphenyl)trifluorethan, 1,1,1-Tris(4-trifluor vinyloxy-perfluorphenyl)trifluorethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxyphenyl)methan, 1,1,1-Tris-(4-trifluorvinyloxy-perfluorphenyl)methan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxyphenyl)-fluormethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxy-perfluorphenyl)fluormethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinylphenyl)ethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinylperfluorphenyl)ethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinylphenyl)trifluor ethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinylperfluorphenyl)trifluorethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinylphenyl)methan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyl-perfluorphenyl)methan, 1,1,1-tris(4-trifluorvinylphenyl)fluor methan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinylperfluorphenyl)fluormethan, 1,3-Bis-(trifluorvinyloxy benzol), 1,3-Bis-(trifluorvinyloxyperfluorbenzol), 1,3,5-Tris-(trifluorvinyloxybenzol), 1,3,5-Tris-(trifluorvinyloxytrifluorbenzol), 1,3-Bis-(trifluorvinylbenzol), 1,3-Bis-(trifluor vinylperfluorbenzol), 1,3,5-Tris-(trifluorvinylbenzol), 1,3,5-Tris-(trifluorvinyltrifluorbenzol);
Biphenyle wie z. B. 4,4,-Bis(trifluorvinyloxy)biphenyl, 4,4'-Bis(trifluorvinyloxy)-perfluor-biphenyl, 4,4'-Bis(trifluorvinyl)biphenyl, 4,4'-Bis(trifluorvinyl)-perfluor-biphenyl;
Arylphosphinoxide wie z. B. Tris-(4-trifluorvinyloxyphenyl)phosphinoxid, Tris-(4-trifluor vinyloxy-perfluorphenyl)phosphinoxid, Tris-(4-trifluorvinylphenyl)phosphinoxid, Tris-(4-trifluorvinylperfluorphenyl)phosphinoxid;
Arylphosphine wie z. B. Tris-(4-trifluorvinyloxyphenyl)phosphin, Tris-(4-trifluorvinyloxy-per fluorphenyl)phosphin, Tris-(4-trifluorvinylphenyl)phosphin, Tris-(4-trifluorvinyl-perfluorphenyl)phosphin;
funktionalisierte Arylsilane wie z. B. Bis[1,3-[4-[(trifluorvinyl)oxy]phenyl]]-1,1,3,3-tetra ethyldisiloxan, Bis[1,3-[4-[(trifluorvinyl)oxy]perfluorphenyl]]-1,1,3,3-tetraethyldisiloxan, Bis[1,3-[4-[trifluorvinyl]phenyl]]-1,1,3,3-tetraethyldisiloxan, Bis[1,3-[4-[trifluor vinyl]-perfluorphenyl]]-1,1,3,3-tetraethyldisiloxan.
Bisphenole wie z. B. 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxyphenyl)ethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxy perfluorphenyl)ethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxyphenyl)trifluorethan, 1,1,1-Tris(4-trifluor vinyloxy-perfluorphenyl)trifluorethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxyphenyl)methan, 1,1,1-Tris-(4-trifluorvinyloxy-perfluorphenyl)methan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxyphenyl)-fluormethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxy-perfluorphenyl)fluormethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinylphenyl)ethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinylperfluorphenyl)ethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinylphenyl)trifluor ethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinylperfluorphenyl)trifluorethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinylphenyl)methan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyl-perfluorphenyl)methan, 1,1,1-tris(4-trifluorvinylphenyl)fluor methan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinylperfluorphenyl)fluormethan, 1,3-Bis-(trifluorvinyloxy benzol), 1,3-Bis-(trifluorvinyloxyperfluorbenzol), 1,3,5-Tris-(trifluorvinyloxybenzol), 1,3,5-Tris-(trifluorvinyloxytrifluorbenzol), 1,3-Bis-(trifluorvinylbenzol), 1,3-Bis-(trifluor vinylperfluorbenzol), 1,3,5-Tris-(trifluorvinylbenzol), 1,3,5-Tris-(trifluorvinyltrifluorbenzol);
Biphenyle wie z. B. 4,4,-Bis(trifluorvinyloxy)biphenyl, 4,4'-Bis(trifluorvinyloxy)-perfluor-biphenyl, 4,4'-Bis(trifluorvinyl)biphenyl, 4,4'-Bis(trifluorvinyl)-perfluor-biphenyl;
Arylphosphinoxide wie z. B. Tris-(4-trifluorvinyloxyphenyl)phosphinoxid, Tris-(4-trifluor vinyloxy-perfluorphenyl)phosphinoxid, Tris-(4-trifluorvinylphenyl)phosphinoxid, Tris-(4-trifluorvinylperfluorphenyl)phosphinoxid;
Arylphosphine wie z. B. Tris-(4-trifluorvinyloxyphenyl)phosphin, Tris-(4-trifluorvinyloxy-per fluorphenyl)phosphin, Tris-(4-trifluorvinylphenyl)phosphin, Tris-(4-trifluorvinyl-perfluorphenyl)phosphin;
funktionalisierte Arylsilane wie z. B. Bis[1,3-[4-[(trifluorvinyl)oxy]phenyl]]-1,1,3,3-tetra ethyldisiloxan, Bis[1,3-[4-[(trifluorvinyl)oxy]perfluorphenyl]]-1,1,3,3-tetraethyldisiloxan, Bis[1,3-[4-[trifluorvinyl]phenyl]]-1,1,3,3-tetraethyldisiloxan, Bis[1,3-[4-[trifluor vinyl]-perfluorphenyl]]-1,1,3,3-tetraethyldisiloxan.
Hiervon sind bevorzugt 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxyphenyl)ethan und 1,1,1-Tris(4-trifluor
vinyloxyphenyl)methan sowie deren höher fluorierte Derivate, 1,3-Bis-(trifluorvinyloxyben
zol), 1,3-Bis-(trifluorvinyloxyperfluorbenzol), 1,3,5-Tris-(trifluorvinyloxybenzol),
1,3,5-Tris-(trifluorvinyloxytrifluorbenzol), sowie die substituierten Biphenyle wie z. B.
4,4'-Bis(trifluorvinyloxy)biphenyl, 4,4'-bis(trifluorvinyloxy)-perfluor-biphenyl. Besonders bevorzugt werden
1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxyphenyl)ethan, 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxy-perfluorphenyl)ethan,
1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxyphenyl)trifluorethan und 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxy-perfluor
phenyl)trifluorethan.
Die gegebenenfalls eingesetzten teil- oder perfluorierten aliphatischen und/oder
aromatischen Verbindungen (b) enthalten eine C-C-Doppelbindung, die vorzugsweise,
jedoch nicht obligatorisch teil- oder perfluoriert ist.
Spezielle Beispiele für geeignete teil- oder perfluorierte aromatische Verbindungen (b) sind
Perfluorstyrol, Pentafluorstyrol, Decafluorstilben, 3-(Pentafluorphenyl)pentafluor-1-propen,
Allylpentafluorbenzol, Trifluorvinyloxybenzol, Trifluorvinyloxyperfluorbenzol,
Perfluor-4-vinylbiphenyl und 4-Vinyl-perfluorbiphenyl.
Spezielle Beispiele für geeignete teil- oder perfluorierte aliphatische Verbindungen (b) sind:
perfluorierte Alkene der Struktur CF2=CF(CF2)nCF3 (n = 3-19)
wie z. B. 1H,1H,2H-Perfluor-1-octen, 1H,1H,2H-Perfluor-1-nonen, 1H,1H,2H-Perfluor-1-decen, 1H,1H,2H-Perfluor-1-undecen, 1H,1H,2H-Perfluor-1-dodecen;
teilfluorierte Alkene der folgenden Strukturen:
CF2=CF-(CF2)nCHmF3-m, mit n = 2-19, m = 1-3, wie z. B. 6H-Perfluor-1-hexen
CF2=CF-(CF2)n(CH2)mCH3 mit n = 2-18, m = 1-17
CH2=CH-(CF2)nCHmF3-m, mit n = 2-19, m = 1-3
CH2=CH-(CF2)n(CH2)mCH3 mit n = 2-18, m = 1-17
CH2=CF-(CF2)nCHmF3 m, mit n = 2-19, m = 1-3, wie z. B. 1H,1H,7H-Perfluorhepten,
1H,1H,9H-Perfluornonen
CH2=CF-(CF2)n(CH2)mCH3 mit n = 2-18, m = 1-17;
verzweigte teilfluorierte oder perfluorierte Alkene wie z. B. Perfluor-2-methyl-2-penten;
cycloaliphatische Alkene, wie z. B. Octafluor-1-trifluormethyl-1-(vinyl)-cylopentan oder Perfluorcyclopenten;
fluorierte aliphatische Vinylether der folgenden Strukturen:
CH2=CH-O-(CH2)m(CF2)nCF3; m = 0-3; n = 3-19; wie z. B. Undecafluorpentylvinylether
CF2=CF-O-(CF2)nCF3; n = 3-19, wie z. B. Heptafluorpropyltrifluorvinylether;
fluorierte aliphatische Vinylester
z. B. Vinylheptafluorbutyrat, Vinylperfluorheptanoat, Vinylperfluornonanoat, Vinylperfluoroctanoat
fluorierte Maleinsäurederivate
z. B. Bis-hexafluorisopropyl-maleat, Bis-perfluoroctyl-maleat, Bis-trifluorethyl-maleat,
fluorierte Allylverbindungen
z. B. Allyl-heptafluorbutyrat, Allyl-heptafluorisopropylether, Allyl-1H-1H-pentadecafluor octylether, Allyl-pentafluorbenzol, Allyl-perfluorheptanoat, Allyl-perfluoroctanoat, Allyl-perfluornonoat, Allyl-tetrafluorethylether.
perfluorierte Alkene der Struktur CF2=CF(CF2)nCF3 (n = 3-19)
wie z. B. 1H,1H,2H-Perfluor-1-octen, 1H,1H,2H-Perfluor-1-nonen, 1H,1H,2H-Perfluor-1-decen, 1H,1H,2H-Perfluor-1-undecen, 1H,1H,2H-Perfluor-1-dodecen;
teilfluorierte Alkene der folgenden Strukturen:
CF2=CF-(CF2)nCHmF3-m, mit n = 2-19, m = 1-3, wie z. B. 6H-Perfluor-1-hexen
CF2=CF-(CF2)n(CH2)mCH3 mit n = 2-18, m = 1-17
CH2=CH-(CF2)nCHmF3-m, mit n = 2-19, m = 1-3
CH2=CH-(CF2)n(CH2)mCH3 mit n = 2-18, m = 1-17
CH2=CF-(CF2)nCHmF3 m, mit n = 2-19, m = 1-3, wie z. B. 1H,1H,7H-Perfluorhepten,
1H,1H,9H-Perfluornonen
CH2=CF-(CF2)n(CH2)mCH3 mit n = 2-18, m = 1-17;
verzweigte teilfluorierte oder perfluorierte Alkene wie z. B. Perfluor-2-methyl-2-penten;
cycloaliphatische Alkene, wie z. B. Octafluor-1-trifluormethyl-1-(vinyl)-cylopentan oder Perfluorcyclopenten;
fluorierte aliphatische Vinylether der folgenden Strukturen:
CH2=CH-O-(CH2)m(CF2)nCF3; m = 0-3; n = 3-19; wie z. B. Undecafluorpentylvinylether
CF2=CF-O-(CF2)nCF3; n = 3-19, wie z. B. Heptafluorpropyltrifluorvinylether;
fluorierte aliphatische Vinylester
z. B. Vinylheptafluorbutyrat, Vinylperfluorheptanoat, Vinylperfluornonanoat, Vinylperfluoroctanoat
fluorierte Maleinsäurederivate
z. B. Bis-hexafluorisopropyl-maleat, Bis-perfluoroctyl-maleat, Bis-trifluorethyl-maleat,
fluorierte Allylverbindungen
z. B. Allyl-heptafluorbutyrat, Allyl-heptafluorisopropylether, Allyl-1H-1H-pentadecafluor octylether, Allyl-pentafluorbenzol, Allyl-perfluorheptanoat, Allyl-perfluoroctanoat, Allyl-perfluornonoat, Allyl-tetrafluorethylether.
Bevorzugt werden die perfluorierten und teilfluorierten Alkene sowie die perfluorierten oder
teilfluorierten Vinylether eingesetzt. Besonders bevorzugt sind hierbei die perfluorierten
Verbindungen.
Bei den gegebenenfalls angewandten Nanopartikeln (c) handelt es sich um SiO2-Teilchen
mit Durchmessern von 2 bis 50 nm, vorzugsweise 5 bis 20 nm, die im wesentlichen frei
sind von Oberflächen-Si-OH-Gruppen. Dies kann z. B. durch Umsetzen der Nanopartikel mit
Alkoxysilanen oder Chlorsilanen erreicht werden. Die verwendeten Silane können kurz
kettige (C1-4) aliphatische Gruppen aufweisen, z. B. Alkylgruppen wie Methyl, Ethyl und
Propyl, oder Vinylgruppen. Werden Vinylgruppen angewandt, so können diese gleichzeitig
für weitere Reaktionen genutzt werden.
Die Reaktionskomponente (a) wird gewöhnlich in Mengenanteilen von 30 bis 100 Mol%,
vorzugsweise 45 bis 90 und besonders bevorzugt 50 bis 85 Mol%, jeweils bezogen auf
Doppelbindungen enthaltende Verbindungen, eingesetzt.
Die Reaktionskomponente (b) wird gewöhnlich in Mengenanteilen von 0 bis 70 Mol%
vorzugsweise 10 bis 55 und besonders bevorzugt 15 bis 50 Mol%, jeweils bezogen auf
Doppelbindungen enthaltende Verbindungen, eingesetzt.
Die nanoskaligen SiO2-Partikel (c) werden vorzugsweise in einer Menge von 0 bis 20 Vol%
in die Reaktionsmischung eingebracht.
Durch Variation der Mengenanteile der Reaktionskomponenten (a), (b) und (c) kann der
Brechwert der hergestellten Formkörper oder Schichten gezielt eingestellt werden.
Die Polyadditionsreaktion kann sowohl thermisch als auch photochemisch erfolgen.
Letzteres ist umso überraschender, als es Hinweise in der Literatur gibt, daß die
photochemische Vernetzung solcher Verbindungen schwierig oder kaum durchführbar ist.
Bei der Polyadditionsreaktion kann es sich z. B. um eine Polymerisation, Copolymerisation,
eine 2+2-Cycloaddition, Polycycloaddition, Polyaddition oder Copolyaddition handeln.
Die thermische Polyaddition wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 110 bis 300°C,
insbesondere 120 bis 160°C, gegebenenfalls in einem organischen Lösungsmittel
durchgeführt. Bevorzugt sind aromatische Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, wie Mesitylen,
Toluol und Xylol.
Die photochemische Polyaddition kann ebenfalls in einem der genannten Lösungsmittel
durchgeführt werden, wobei gegebenenfalls ein geeigneter Photoinitiator zugegeben
werden, z. B. Irgacure 184, Darocure 1173 oder Irgacure 651. Der Photoinitiator wird
gewöhnlich in Mengen von 1 bis 20 Mol%, vorzugsweise 4 bis 15 und besonders bevorzugt
6 bis 12 Mol% eingesetzt, jeweils bezogen auf die reaktiven Doppelbindungen der
vorhandenen Reaktionskomponenten.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine
thermische und/oder photochemische Vorreaktion unter Bildung von viskosen gießfähigen
Mischungen oder Beschichtungslösungen durchgeführt, gefolgt von einer thermischen
und/oder photochemischen Aushärtung der daraus hergestellten Formkörper oder
Schichten. Gegebenenfalls wird vorher noch ein weiterer Formgebungsprozeß durch
geführt, z. B. durch Prägen oder Photostrukturieren.
Die Beschichtungen werden gewöhnlich in einer Schichtdicke von 0,1 bis 20 µm,
vorzugsweise 1 bis 10 µm, auf geeignete Substrate, z. B. aus Glas, Keramik oder Silicium,
aufgebracht. Die Beschichtung erfolgt z. B. durch Spin-Coating von Lösungen der Verbin
dungen in einem organischen Lösungsmittel, Abdampfen des Lösungsmittels und Durch
führung der thermischen und/oder photochemischen Polyadditionsreaktion.
Der erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung von lichtführenden optischen
Komponenten mit angepaßter Brechzahl und niedriger Dämpfung in nahen Infrarot-Bereich
(NIR). Die Formkörper und Schichten zeichnen sich durch eine hervorragende optische
Transparenz aus und weisen infolge des Fehlens von OH-Gruppen und des Fehlens von
polaren Bindungen extrem niedrige Wasseraufnahmen auf. Durch diese extrem niedrigen
Wasseraufnahmen sind die Formkörper und Schichten auch im nahen Infrarot transparent.
Hinzu kommt, daß mit zunehmendem Fluorgehalt die Anzahl von CH-Gruppen relativ
niedrig wird, was ebenfalls zur Erhöhung der NIR-Transparenz beiträgt.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
2 g (10,30 mmol) destilliertes Pentafluorstyrol werden zu 14,07 g einer 41%igen Lösung von
1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxyphenyl)ethan (entsprechend 10,56 mmol 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyl
oxyphenyl)ethan) in Mesitylen gegeben und nach Vermischen 2 h unter Rückfluß unter
Inertgas und unter Ausschluß von Feuchtigkeit erhitzt. Dabei ist eine Zunahme der
Viskosität zu beobachten. Nach der Umsetzung zeigen sich im NMR bei 4,5 ppm, 3,7 ppm
und 3,3 ppm Multipletts, die dem Produkt einer [2+2] Cycloaddition von 1,1,1-Tris(4-tri
fluorvinyloxyphenyl)ethan mit Pentafluorstyrol zugeordnet werden können. Der Umsatz
liegt unter den zuvor angegebenen Reaktionsbedingungen zwischen 40 und 60%. Die
Lösung läßt sich zum Herstellen von transparenten Beschichtungen mit erhöhten Brechwert
verglichen mit Schichten oder Formkörpern aus reinem
1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxyphenyl)ethan einsetzen.
1 ml der Lösung aus Beispiel 1 wird auf einen Si-Wafer mit 10 cm Durchmesser gegeben.
Durch Spin-Coating und thermisches Verdichten mit einer Heizgeschwindigkeit von
3,5 K/min auf 120°C, dann 3°C/min auf 300°C und anschließendem Halten auf 300°C über
30 min können dünne, glatte Schichten hergestellt werden.
1 ml einer Lösung von 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxyphenyl)ethan in Mesitylen wird auf einen
Si-Wafer mittels Spin-Coating aufgetragen. Die Schicht kann durch UV-Bestrahlung ohne
Zusatz von Photostartern gehärtet werden. Wahlweise lassen sich dazu ein Xe-Excimer-
Strahler (EXCIVAC-Laborsystem, Heraeus Noblelight, Strahlungsleistung 90 W, Abstand
zum Substrat: 20 cm) bei einer Wellenlänge von 172 nm oder einem UV-Labortrockner mit
Förderbandanlage (Beltron®) bei einer Gesamtenergiedichte von 2,5 J/cm⁻2 pro Zyklus und
einer Geschwindigkeit von 0,5 m/min innerhalb 5 Zyklen einsetzen. Die so vorpolymerisier
ten Schichten können thermisch nachverdichtet werden.
Die Beschichtungen aus den Beispielen 2 und 3 können alternativ nach Zusatz von
5 Gew.-% eines UV-Starters Irgacure 184, Darocure 1173 oder Irgacure 651)
photochemisch gehärtet. Dazu lassen sich wahlweise ein Xe-Excimer-Strahler (EXCIVAC-La
borsystem, Heraeus Noblelight, Strahlungsleistung 90 W, Abstand zum Substrat: 20 cm)
bei einer Wellenlänge von 172 nm, oder einem UV-Labortrockner mit Förderbandanlage
(Beltron®) bei einer Gesamtenergiedichte von 7 J/cm⁻2 pro Zyklus und einer Geschwindig
keit von 0,5 m/min innerhalb 5 Zyklen einsetzen. Die so vorpolymerisierten Schichten
können thermisch nachverdichtet werden.
1 in 41%ige Lösung von 1,1,1-Tris(4-trifluorvinyloxyphenyl)ethan in Mesitylen wird mit
5 Gew.-% Irgacure 184 versetzt und mittels Spin-Coating auf ein Si-Wafer mit einem
Durchmesser von 10 cm Si-Wafer aufgebracht. Nach einstündigem Trocknen bei
Raumtemperatur wird eine Maske auf die Schicht gelegt. Man bestrahlt anschließend in
einem UV-Labortrockner mit Förderbandanlage (Beltron®) bei einer Gesamtenergiedichte
von 7 J/cm⁻2 pro Zyklus und einer Geschwindigkeit von 0,5 m/min. Die Schicht härtet nur an
den belichteten Stellen aus; die nicht belichteten Bereiche lassen sich mit Toluol oder
Cyclohexan abwaschen. Die so vorpolymerisierten, mikrostrukturierten Schichten können
thermisch nachverdichtet werden.
Claims (13)
1. Verfahren zur Herstellung von transparenten optischen Formkörpern und Schichten
mit niedrigen Wasserstoffgehalten, dadurch gekennzeichnet, daß man
- a) teil- oder perfluorierte aromatische Verbindungen mit mindestens zwei C-C-Doppelbindungen, von denen mindestens eine teil- oder perfluoriert ist, und gegebenenfalls
- b) teil- oder perfluorierte aliphatische und/oder aromatische Verbindungen mit einer C-C-Doppelbindung gegebenenfalls in Gegenwart von
- c) nanoskaligen SiO2-Partikeln, die im wesentlichen frei sind von
Oberflächen-OH-Gruppen,
einer thermischen und/oder photochemischen Polyadditionsreaktion unterwirft.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als teil- oder
perfluorierte aromatische Verbindungen (a) mit mindestens zwei C-C-Doppel
bindungen eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe der Bisphenole,
Biphenyle, Arylphosphine, Arylphosphinoxide und Arylsilane verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als teil- oder
perfluorierte aromatische Verbindungen (b) mit einer C-C-Doppelbindung eine oder
mehrere Verbindungen aus der Gruppe Perfluorstyrol, Pentafluorstyrol,
Decafluorstilben, 3-(Pentafluorphenyl)pentafluor-1-propen, Allylpentafluor
benzol, Trifluorvinyloxybenzol, Trifluorvinyloxyperfluorbenzol,
Perfluor-4-vinylbiphenyl und 4-Vinyl-perfluorbiphenyl verwendet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als
teil- oder perfluorierte aliphatische Verbindungen (b) mit einer C-C-Doppelbindung
eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe der Alkene, Cycloalkene,
Vinylether, Vinylester, Maleinsäurederivate und Allylverbindungen verwendet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 41 dadurch gekennzeichnet, daß die
nanoskaligen SiO2-Partikel durch Umsetzen mit kurzkettigen Alkyl- oder Vinylsilanen
oberflächenmodifiziert worden sind.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil
der Reaktionskomponente (a) 30 bis 100 Mol% und der Anteil der
Reaktionskomponente (b) 0 bis 70 Mol%, jeweils bezogen auf Doppelbindungen
enthaltende Verbindungen, beträgt und die Komponente (c) in einer Menge von 0 bis
20 Vol% der Reaktionsmischung zugesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reaktionskomponenten einzeln oder in Mischung bei einer Temperatur von 110 bis
300°C thermisch unter Bildung von transparenten gießfähigen Mischungen oder
Beschichtungslösungen vorreagiert werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reaktionskomponenten einzeln oder in Mischung photochemisch, gegebenenfalls in
Gegenwart eines Photoinitiators, unter Bildung von transparenten gießfähigen
Mischungen oder Beschichtungslösungen vorreagiert werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Formgebung durch Gießen oder Beschichten durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß weitere
Formgebungsprozesse, wie Prägen oder Photostrukturieren, durchgeführt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in
einem weiteren thermischen oder photochemischen Schritt eine endgültige
Aushärtung durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
strukturierte Beschichtungen auf Glas- oder Siliciumsubstraten hergestellt werden.
13. Transparente optische Formkörper und beschichtete Substrate, erhältlich nach dem
Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 12.
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