[发明专利]一种紫外纳米压印用光刻胶组合物及其制备与应用

说明书

本发明公开了一种紫外纳米压印用光刻胶组合物及其制备与应用。该光刻胶可用于紫外纳米压印，含有可降低光聚合过程中的体积收缩及赋予聚合物降解特性的可光聚合二硫化合物，第二可光聚合单体及光引发剂，本发明的光刻胶组合物中的可光聚合二硫化合物可以显著降低光刻胶在紫外纳米压印过程中因光聚合造成的体积收缩，提供优异的紫外纳米压印图形质量；且紫外光固化后可以在还原性条件下降解，便于压印模板的清洗；此外该光刻胶粘度低，便于压印工艺操作，形成的聚合物膜具有良好的物理力学性能。

技术领域

本发明涉及一种紫外纳米压印用光刻胶组合物及其制备与应用，属于高分子化学材料技术领域。

背景技术

纳米压印技术是1995年由周郁教授首先提出的，这种技术是一种在光刻胶的辅助下，通过机械转移的手段，将模板上的微纳结构转移到代加工材料上的技术。与传统光刻技术相比，该技术有着廉价、生产效率高和分辨率高的特点，也因此有巨大的发展前景。根据材料和压印工艺的不同，纳米压印可分为热压印(HEL)和紫外纳米压印(UV-NIL)。其中，在紫外纳米压印技术中，首先将低粘度的可紫外光固化预聚物组成的纳米压印胶涂覆在基片上，然后在一定的压力下，让模板与紫外固化材料接触，之后光固化预聚物通过毛细作用使得其充满模板的纳米结构，最后在紫外光下快速固化。由于整个工艺过程无需加热和高压，可在室温和低压下迅速完成，因此紫外纳米压印技术近年倍受人们青睐，其工业化发展前景令人瞩目。然而，紫外光固化技术同样存在着一定的缺陷。首先，由于固化方式为紫外光固化，该过程不可避免的会产生体积收缩，从而造成纳米压印过程中的图形缺陷；其次，在脱模过程中，难免会有残胶存于模板上，而这些残留固化聚合物极易破坏模板结构及降低复制图形的精密度，并会缩短昂贵模板的使用寿命，因此，开发具有低体积收缩和易于脱模的紫外光纳米压印用光刻胶具有重要的理论意义和应用价值。

发明内容

本发明提供一种紫外纳米压印用光刻胶组合物及其制备与应用；该光刻胶组合物具有低体积收缩、可降解、易脱模性能。本发明通过广泛而深入地探究，将可光聚合二硫化合物与其他可光聚合活性单体复配制备了一系列紫外纳米压用印光刻胶组合物。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供一种紫外纳米压印用光刻胶组合物，该光刻胶组合物包括可光聚合二硫化合物、第二可光聚合单体和光引发剂；

所述可光聚合二硫化合物的结构式如式a所示：

其中R₁和R₂相同或相异，为-CH₂-、

当R₁和R₂为-CH₂-时，n₁和n₂独立地取自1～10；当R₁和R₂为时，n₁与n₂同时为1。

本发明中所述第二可光聚合单体指该光刻胶组合物中除了包括可光聚合二硫化合物以外的其他可光聚合单体。

优选地，所述第二可光聚合单体选自丙烯酸酯类单体和甲基丙烯酸酯类单体的一种或两种以上的组合；所述甲基丙烯酸酯类单体选自单官能团、双官能团或多官能团甲基丙烯酸酯单体中的一种或两种以上的组合；所述丙烯酸酯类单体选自单官能团、双官能团或多官能团甲基丙烯酸酯单体中的一种或两种以上的组合。

本发明中所述第二可光聚合单体作为硬单体，可为聚合物膜提供较高的模量和硬度，以满足纳米压印的需求。

优选地，所述第二可光聚合单体为甲基丙烯酸酯和丙烯酸异冰片酯的组合，甲基丙烯酸酯和丙烯酸异冰片酯的质量比为9:1-1:9；本发明在研发过程中发现，甲基丙烯酸酯的含量过高时，得到的聚合物过脆，而丙烯酸异冰片酯的含量过高时，则聚合物不易降解。更优选地，所述甲基丙烯酸酯和丙烯酸异冰片酯的质量比为7:3。