[发明专利]一种光固化聚酰亚胺及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光固化聚酰亚胺及其制备方法。

背景技术

现有技术中的光固化聚酰亚胺是通过聚酰亚胺的羧基从侧链上引入光敏性的基团而得到，这些光敏基团可以是有机含氮碱性基团，也可以是光敏性醇。由于体系中添加的感光基团在后续亚胺化工序中受热会大量失去，所以形成的膜的损失率比较高，通常在30%以上，造成图形分辨率的下降。另外，制造过程中通常将部分二酸制成酰氯，再与二胺反应生成高分子链。而引入的氯离子很难除尽，对光学器件有不利影响。

发明内容

本发明为解决现有的光固化聚酰亚胺制备的光学器件的图形分辨率低的技术问题，提供一种图形分别率高的光固化聚酰亚胺及其制备方法。

本发明提供了一种光固化聚酰亚胺，该材料包括式I结构单元：

   式I，

其中，X为；

Y为、和H中的至少一种；

R1、R2、R3、R4分别为、、和H中的至少一种。

本发明还提供了该聚酰亚胺的制备方法，该方法包括将芳香族二胺和芳香族二酐在有机溶剂中混合反应，得到聚酰胺酸，然后将所得的聚酰胺酸加热进行酰亚胺化反应，所述芳香族二胺为，所述芳香族二酐为。

本发明得到的聚酰亚胺是利用二酐单元上的X结构可以与二胺邻位上的α-氢在紫外光辐照下发生交联，使曝光区的膜的溶解性降低，从而能够留下来形成图案。其深层反应机理为聚酰亚胺链上的X结构被UV激发，夺取二胺侧链R结构上的活泼氢而被还原，同时产生两个自由基，一个在侧链R结构上，一个在聚酰亚胺主链X结构的碳上。两个自由基的结合则形成聚酰亚胺分子间的交联。在不脱去大分子的情况下，聚酰亚胺分子之间相互交联，形成固化结构，达到使得曝光区域聚酰亚胺溶解性降低，进而在蚀刻后得以保留下来形成图案的目的。Y结构的存在使得空间位阻效应在一定程度上增强，使得聚酰亚胺链上的X结构被UV激发后，更容易夺取二胺侧链R结构上的活泼氢，促进自由基的产生，进而促进聚酰亚胺分子间的交联。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种光固化聚酰亚胺，该材料包括式I结构单元：

   式I，

其中，X为；

Y为、和H中的至少一种；

R1、R2、R3、R4分别为、、和H中的至少一种。

根据本发明所提供的聚酰亚胺，所述聚酰亚胺的重均分子量没有特别的限制，只要所述聚酰亚胺的粘度为10000-100000CP即可。

根据本发明所提供的聚酰亚胺，为了使膜层的性能更好，优选地，所述聚酰亚胺的固含量为10-40%。

本发明还提供了该聚酰亚胺的制备方法，该方法包括将芳香族二胺和芳香族二酐在有机溶剂中混合反应，得到聚酰胺酸，然后将所得的聚酰胺酸加热进行酰亚胺化反应，所述芳香族二胺为，所述芳香族二酐为。

所述芳香二胺为、、、、中的至少一种；所述芳香二酐为、中的至少一种。

所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）、二甲基亚砜、环丁砜、二氧六环、N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、间甲酚、甲苯、二甲苯、苯等中的一种或几种。

所述芳香族二胺与芳香族二酐的摩尔比为1：0.98-1.02。所述混合反应的温度为23-60℃，混合反应的时间为2-15小时。所述进行酰亚胺化的反应温度为50-120℃，酰亚胺化的时间为2-15小时。

下面通过具体实施例对本发明进行进一步的详细说明。

 实施例1

准确称取357ml的DMAc溶液置于三口烧瓶中，称取并加入26.05g的3，3’-双（甲基）-4，4’-双（氨基苯）苯甲烷，搅拌至完全溶解后，称取27.5g的3，3’，4，4’-二苯甲酮四酸二酐，缓慢分批定量加入，通氮气保护，于23℃下反应3h。滴加96ml异喹啉和甲苯（体积比1/2）的混合物，升温，待甲苯和水的共沸物馏完，保持体系恒温120℃，反应6h后，降温至室温，得到粘稠状黄色溶液。将其缓慢注入无水乙醇中，得到淡黄色固体，反复洗涤真空抽滤直至无溶剂，并于80℃下真空干燥至恒重，即得到黄色的光固化聚酰亚胺树脂A1。

 实施例2