[发明专利]用于降冰片烯与丙烯酸酯、四氟乙烯三元共聚的催化剂及其制备方法以及三元共聚方法

说明书

技术领域

本发明涉及到高分子合成领域，具体指一种用于降冰片烯与丙烯酸酯、四氟乙烯三元共聚的催化剂及该催化剂的制备方法以及用该催化剂进行降冰片烯、丙烯酸酯、四氟乙烯三元共聚的方法。 

背景技术

聚降冰片烯是一种特殊的聚合物，具有优良的力学性能、耐热性、在有机溶剂中的可溶性及透明性，可用于157nm紫外光光刻。这一材料主要缺点是脆性、粘性差和分子量低等。将丙烯酸酯、四氟乙烯插入聚降冰片烯主链中后，可提高聚合物的粘结性和可溶性，并且降低材料本身的吸光率，这种共聚物可作为光阻材料应用于157nm影印技术。而且，微电子工业的发展需要尺寸更小的成分，对适用于线宽为1.3μm及以下线宽的曝光技术，可选择157nm F₂光刻技术，这些技术涉及光刻工艺的各个方面，提出了新的光学材料及其制造和镀膜技术、新型抗蚀剂、用于掩模及其保护薄膜的新材料等有待于解决的问题。因此，为了获得好的光刻新材料，发展了交替共聚材料，其中主要有降冰片烯与丙类酸酯、四氟乙烯三组份共聚材料，同时应用有侧基的降冰片烯，目的是提高整个基质的抗蚀能力，降低材料吸光率，提高光刻性能。 

目前合成这些材料的方法主要有自由基、活性自由基、金属催化剂等方法。如Proceedings of SPIE Vol.5039(2003)第80～92页公开的光刻材料的合成采用了过氧化物作为自由基聚合的催化剂，Proceedings of SPIE Vol.4690(2002)第127～135页公开的光刻材料的合成采用了AINB(偶氮二异丁腈)作为自由基聚合的催化剂。目前应用的这些合成方法存在反应时间长、获得共聚物收率低、共聚物分子量小、共聚物交替度低等缺点，并且国内对降冰片烯与丙烯酸酯、四氟乙烯三元共聚研究开展很少。 

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种用于降冰片烯与丙烯酸酯、四氟乙烯三元共聚的催化剂，以降低反应温度、提高催化效率和共聚物收率。 

本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供上述催化剂的制备方法。 

本发明所要解决的第三个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种用上述催化剂催化降冰片烯与丙烯酸酯、四氟乙烯进行三元共聚的方法。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为： 

本发明用于降冰片烯与丙烯酸酯、四氟乙烯三元共聚的催化剂，它由二溴化铜、配体、卤代烃制成，其中二溴化铜与配体的摩尔比为1∶10～10∶1，二溴化铜与卤代烃的摩尔比为1∶10～10∶1；所述配体选自乙酰乙酸乙酯、丙二酸二乙酯、8-羟基喹啉、α，α’-联吡啶、邻二氮菲、吡啶、异喹啉、喹啉、卟啉、乙二胺四乙酸、胺类、乙酰基丙酮及苯酰基丙酮中任意一种；所述卤代烃选自苄溴、苄氯、1-溴-1-苯基乙烷、1-氯-1-苯基乙烷、1-溴-1-苯基丙烷、1-氯-1-苯基丙烷、溴代三甲基甲烷、氯代三甲基甲烷、溴代三甲基乙烷、氯代三甲基乙烷及α-卤代烯烃中任意一种。其中，胺类为乙二胺或二乙胺等，α-卤代烯烃为3-溴代丙烯或3-溴代-1-丁烯。所述二溴化铜、配体、卤代烃三者的摩尔比优选为1∶1∶1。 

制备本发明催化剂的方法包括以下步骤： 

先干燥配体、卤代烃和溶剂，干燥后密闭贮藏备用，然后将二溴化铜、配体、卤代烃溶解于溶剂中，再放入经过多次抽真空、充氮气烘烤的单口玻璃瓶中，瓶口用乳胶管密封，即得催化剂。其中，所述溶剂为苯、甲苯、四氢呋喃、石油醚、苯甲醚、1，4-二氧六环、1，2-二氯乙烷、环己烷、甲基环己烷或环己酮；所述配体中的固体配体的干燥是先用重结晶办法纯化然后真空干燥，所述配体中的液体配体的干燥是用氢化钙干燥、或用金属钠干燥，所述卤代烃的干燥是用氯化钙或氢化钙干燥，所述溶剂的干燥是用氯化钙或氢化钙干燥。该制备方法具有简单方便的优点。 

用本发明催化剂催化降冰片烯与丙烯酸酯、四氟乙烯三元共聚的方法包括以下步骤： 

按照摩尔比为1∶1∶1取降冰片烯、丙烯酸酯、四氟乙烯，将降冰片烯、丙烯酸酯加入己充氮气高压釜中，加入溶剂溶解；按二溴化铜为降冰片烯、丙烯酸酯、四氟乙烯三者总重的0.01～0.50％将催化剂注入高压釜中，再往高压釜内加入四氟乙烯，然后将高压釜放入恒温水槽或油浴中，在4～150℃、10～60公斤压力下反应6～9小时，产物倾入含5％盐酸的甲醇溶液(5％指质量含量。)中使降冰片烯与丙烯酸酯、四氟乙烯的共聚物沉淀，沉淀物用甲醇洗涤至中性，真空干燥。