兼具水溶性和油溶性的成膜樹脂及其制備方法和應用技術

本發明專利技術屬于光功能材料領域，尤其涉及兼具水溶性和油溶性的成膜樹脂及其制備方法和應用。本發明專利技術的成膜樹脂的結構式如式（1）所示，其是由兩種單體共聚合得到，其中x:y的摩爾數之比為1:99～99:1，n=1～12的整數。本發明專利技術的成膜樹脂的側鏈上由于帶有較多的親水性的柔性醚鍵，可以為成膜樹脂提供良好的水溶性，同時還兼有良好的油溶性，滿足與光固化功能材料中其它組分良好的混溶性，可以廣泛應有于采用水顯影的平板印刷版、光刻膠和集成電路板等光固化成像技術領域。

【技術實現步驟摘要】
兼具水溶性和油溶性的成膜樹脂及其制備方法和應用
本專利技術屬于光功能材料領域，尤其涉及兼具水溶性和油溶性的成膜樹脂及其制備方法和應用。
技術介紹
光固化成像技術是指在光照射條件下，曝光部分發生自由基或者陽離子聚合反應而交聯固化，從而導致其在溶劑中的溶解性能發生改變；未曝光部分未發生化學變化；然后通過顯影步驟，用溶劑洗去可溶性部分，留下不可溶性部分，從而得到圖像的過程。光固化成像技術具有固化速度快、能耗低、裝置緊湊、適應性廣等優點，在平板印刷版、光刻膠、集成電路等領域有著十分廣闊的應用前景。隨著世界各國對環保的重視程度越來越高，光固化成像技術也在向著低消耗、低污染、低排放的環保型綠色方向發展。目前所使用的光固化成像技術大多數還采用傳統的濕式顯影，即在曝光后用堿水溶液或有機溶劑進行沖洗，除去可溶性部分，留下不可溶性部分，得到圖像。但是采用有機溶劑或堿水溶液濕式顯影會導致操作間具有較高的揮發性有機化合物（VOC）。揮發性有機化合物對人體健康有著巨大的影響。當室內的VOC達到一定濃度時，短時間內人們會感到頭痛、惡心、嘔吐、乏力等，嚴重時會出現抽搐、昏迷，并會傷害到人的肝臟、腎臟、大腦和神經系統，造成記憶力減退等嚴重后果。同時，有機溶劑或堿性顯影劑，還存在易燃、易爆、氣味難聞等問題，所以實現免化學處理水顯影成為光固化成像技術發展的新趨勢。水顯影體系是指以水基高分子為主體，當受光照后，見光部分發生交聯或化學變化而失去水溶性，未見光部分可以用水顯影除去，形成影像。水是最廉價、安全的顯影劑，具有無毒、無味、不易燃、不易爆的特點，對環境保護有著極大的意義，所以開發水顯影體系對光固化成像
有重大意義。成膜樹脂作為光固化材料配方中的主要成份，占到整個配方組分的50%～90%。成膜樹脂的性能決定了光固化后圖像的分辨力，耐化學品性和顯影性等重要性能（周海華，鄒應全，膠印PS版用成膜樹脂及酯化樹脂的發展[J].熱固性樹脂，2007，6（22）：36-41）。目前，市場上主要的成膜樹脂多為油溶性的。比如CN200710053666.3中公開了一種用單體N-取代甲基丙烯酰胺和N-取代馬來酰亞胺通過自由基共聚合方法制備的成膜樹脂，具有很好的耐高溫性能，可應用于光刻膠等領域；CN101284891A中公開了一種用含有環氧基團的丙烯酸酯和（甲基）丙烯酸苯酯共聚合得到成膜樹脂，具有較好的硬度和耐熱變色性，適用于光學薄膜等方面；CN1847274A中公開了含硅偶聯劑共聚物成膜樹脂，可以應用于有機防反射涂膜領域。由于這些油溶性的成膜樹脂并不具備水溶性，無法滿足水顯影的要求。為了滿足光固化成像技術中水顯影體系的要求，所以需要研制出一種兼具水溶性和油溶性的成膜樹脂，該成膜樹脂具有水溶性可以滿足水顯影的要求，油溶性可以滿足配方時混溶的要求。
技術實現思路
本專利技術的目的之一是提供兼具有較好的水溶性和油溶性的成膜樹脂，以滿足光固化成像技術中免化學處理水顯影的要求。本專利技術的目的之二是提供一種兼具有較好的水溶性和油溶性的成膜樹脂的制備方法。本專利技術的目的之三是提供兼具有較好的水溶性和油溶性的成膜樹脂的應用。本專利技術的兼具水溶性和油溶性的成膜樹脂是由具有式（2）結構的單體A和具有式（3）結構的單體B共聚合得到的，其結構式如式（1）所示；式（1）中：n=1～12的整數；x:y的摩爾數之比為1:99～99:1，優選為50:50～90:10；所述的R1、R2獨立地選自氫、鹵素（鹵原子是Cl、Br或I）、氰基、甲基和乙基中的一種；所述的R3選自C1～C3的烷基中的一種；所述的R4選自C1～C6的烷基、端羥基取代的C1～C6的烷基中的一種；所述的R5選自C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C1～C6的烷氧基、C6～C10的芳基中的一種；或者選自酯鍵連接的C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C1～C6的烷氧基、C6～C10的芳基中的一種；或者選自酰胺鍵連接的C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C6～C10的芳基中的一種；或者選自氨基甲酸酯鍵連接的C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C6～C10的芳基中的一種。本專利技術的兼具水溶性和油溶性的成膜樹脂的數均分子量為5,000～500,000；優選的數均分子量為10,000～100,000。本專利技術的兼具水溶性和油溶性的成膜樹脂的制備方法為：在裝有攪拌器、溫度計、氮氣導管的反應容器（如四口瓶）中加入反應溶劑、具有式（2）結構的單體A、具有式（3）結構的單體B和引發劑得到反應液，其中所述的具有式（2）結構的單體A與具有式（3）結構的單體B的投料摩爾比為1:99～99:1（優選為50:50～90:10），通過機械攪拌使反應液混合均勻；通入氮氣保護，在溫度為50～150℃（優選溫度為70～90℃）的條件下進行反應（反應的時間一般為2～20個小時）；反應結束后，待反應液自然冷卻后，將反應液倒入析出溶劑中（可進一步將反應液旋蒸濃縮后倒入析出溶劑中），析出白色的沉淀，抽濾，使液體和白色的沉淀分離；然后在真空條件下干燥（一般干燥的時間為24小時左右）得到的白色的沉淀，即得到白色的兼具水溶性和油溶性的成膜樹脂。所述的具有式（2）結構的單體A與具有式（3）結構的單體B的投料摩爾比為1:99～99:1（優選為50:50～90:10），例如其投料摩爾比可以為10:90、30:70、60:40、75:25、80:20和90:10等。其中所述的具有式（2）結構的單體A中的n=1～12的整數，例如n可以為整數1、2、3、7、8或12等。所述的反應溶劑的使用量優選為反應溶劑的質量是具有式（2）結構的單體A及具有式（3）結構的單體B的總質量的2～10倍。所述的引發劑的使用量優選為引發劑的質量是具有式（2）結構的單體A及具有式（3）結構的單體B的總質量的0.01%～5%。優選為0.1～2%。所述的單體A的結構為：式（2）中：n=1～12的整數；所述的R1選自氫、鹵素（鹵原子是Cl、Br或I）、氰基、甲基和乙基中的一種；所述的R3選自C1～C3的烷基中的一種；所述的R4選自C1～C6的烷基、端羥基取代的C1～C6的烷基中的一種。所述的單體B的結構為：式（3）中：所述的R2選自氫、鹵素（鹵原子是Cl、Br或I）、氰基、甲基和乙基中的一種；所述的R5選自C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C1～C6的烷氧基、C6～C10的芳基中的一種；或者選自酯鍵連接的C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C1～C6的烷氧基、C6～C10的芳基中的一種；或者選自酰胺鍵連接的C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C6～C10的芳基中的一種；或者選自氨基甲酸酯鍵連接的C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C6～C10的芳基中的一種。所述的單體A是帶有柔性醚鍵的（甲基）丙烯酸酯單體，其為市售產品?？梢粤信e的選自乙二醇甲醚丙烯酸酯（A-1）、乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯（A-2）、乙二醇乙醚丙烯酸酯（A-3）、乙二醇乙醚甲基丙烯酸酯（A-4）、乙二醇羥基乙醚丙烯酸酯（A-5）、乙二醇羥基丙醚丙烯酸酯（A-6）、乙二醇丁醚丙烯酸酯（A-7）、丙二醇羥基乙醚丙烯酸酯（A-8）、二（乙二醇）甲醚丙烯酸酯（A-9）、二（乙二醇）乙醚丙烯酸酯（A-10）、二（乙二醇）乙醚甲基丙本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種兼具水溶性和油溶性的成膜樹脂，其特征是：所述的成膜樹脂是由具有式（2）結構的單體A和具有式（3）結構的單體B共聚合得到的，其結構式如式（1）所示；上述式中：n=1～12的整數；x:y的摩爾數之比為1:99～99:1；所述的R1、R2獨立地選自氫、鹵素、氰基、甲基和乙基中的一種；所述的R3選自C1～C3的烷基中的一種；所述的R4選自C1～C6的烷基、端羥基取代的C1～C6的烷基中的一種；所述的R5選自C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C1～C6的烷氧基、C6～C10的芳基中的一種；或者選自酯鍵連接的C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C1～C6的烷氧基、C6～C10的芳基中的一種；或者選自酰胺鍵連接的C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C6～C10的芳基中的一種；或者選自氨基甲酸酯鍵連接的C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C6～C10的芳基中的一種。

【技術特征摘要】
1.一種兼具水溶性和油溶性的成膜樹脂，其特征是：所述的成膜樹脂是由具有式(2)結構的單體A和選自(甲基)丙烯酸-β-羥乙酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、1,2-環氧-5-己烯、烯丙基甲基醚、烯丙基乙基醚或式(3)結構所示單體的單體B共聚合得到；上述式中：n＝1～12的整數；單體A與單體B的投料摩爾數之比為1:99～99:1；所述的R1、R2獨立地選自氫、鹵素、氰基、甲基和乙基中的一種；所述的R3選自C1～C3的烷基中的一種；所述的R4選自C1～C6的烷基、端羥基取代的C1～C6的烷基中的一種；當所述的R4選自C1～C6的烷基時，所述的R5選自C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C1～C6的烷氧基中的一種；或者選自酯鍵連接的C3～C10的環烷基、C6～C10的芳基中的一種；或者選自酰胺鍵連接的C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C6～C10的芳基中的一種；或者選自氨基甲酸酯鍵連接的C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C6～C10的芳基中的一種；當所述的R4選自端羥基取代的C1～C6的烷基時，所述的R5選自C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C1～C6的烷氧基、取代或未取代的C6～C10的芳基中的一種；或者選自酯鍵連接的C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C6～C10的芳基中的一種；或者選自酰胺鍵連接的C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C6～C10的芳基中的一種；或者選自氨基甲酸酯鍵連接的C1～C4的烷基、C3～C10的環烷基、C6～C10的芳基中的一種。2.根據權利要求1所述的兼具水溶性和油溶性的成膜樹脂，其特征是：所述的兼具水溶性和油溶性的成膜樹脂的數均分子量為5,000～500,000。3.根據權利要求1所述的兼具水溶性和油溶性的成膜樹脂，其特征是：所述的單體A選自乙二醇甲醚丙烯酸酯、乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、乙二醇乙醚丙烯酸酯、乙二醇乙醚甲基丙烯酸酯、乙二醇羥基乙醚丙烯酸酯、乙二醇羥基丙醚丙烯酸酯、乙二醇丁醚丙烯酸酯、丙二醇羥基乙醚丙烯酸酯、二(乙二醇)甲醚丙烯酸酯、二(乙二醇)乙醚丙烯酸酯、二(乙二醇)乙醚甲基丙烯酸酯、二(乙二醇)丁醚丙烯酸酯、二(乙二醇)羥基乙醚丙烯酸酯、三(乙二醇)甲醚丙烯酸酯、三(乙二醇)甲醚甲基丙烯酸酯、三(乙二醇)乙醚丙烯酸酯、四(乙二醇)羥基乙醚丙烯酸酯、四(乙二醇)羥基甲醚丙烯酸酯、七(乙二醇)羥基甲醚丙烯酸酯、十(乙二醇)羥基甲醚丙烯酸酯中的一種。4.根據權利...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周樹云，任遠飛，肖時卓，鄒應全，陳萍，
申請(專利權)人：中國科學院理化技術研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11