本发明专利技术公开了一种基于PCDL型聚氨酯丙烯酸酯制备的光刻胶组合物，所述组合物的原料及其各原料的质量百分含量为：聚氨酯丙烯酸酯45-60％，活性稀释剂10-15％，颜料4-6％，光引发剂3-5％，溶剂20-37％；在避光条件下，聚氨酯丙烯酸酯与光引发剂、溶剂、活性稀释剂以及颜料按比例混合，室温下磁力搅拌使其充分溶解，即得光致抗蚀剂。本发明专利技术组合物中PCDL型聚氨酯丙烯酸酯的玻璃化温度、硬度、较高，酸值可调，分子量较低，粘度小，以该低聚物配制的光致抗蚀剂膜稀碱液可显影，且显影时间短，图像分辨率较高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光致抗蚀剂领域，尤其是涉及一种以PCDL为原料制备的聚氨酯丙烯酸酯及其在光致抗蚀剂领域的应用。
技术介绍
聚氨酯丙烯酸酯(PUA)是目前研究较多的感光性树脂，综合了聚氨酯和丙烯酸酯树脂的优良性能，具有较高的光固化速度，良好的附着力、柔韧性、耐磨性、高硬度、耐化学腐蚀性等，已广泛应用于涂料、油墨和粘合剂等多个领域。聚氨酯一般分子量较大，粘度较高，软段占的比重大。这些性能使其玻璃化温度、硬度及酸值均较低，韧性好，这些性能不适宜应用在光刻胶领域。聚碳酸酯二元醇(PCDL)是合成新型PCDL基聚氨酯丙烯酸酯树脂的主要原料，以其为原料合成的PCDL基聚氨酯具有优异的力学性能、耐热性、耐摩擦性、耐氧化性、耐水解性以及耐化学腐蚀性；但是PCDL基聚氨酯丙烯酸酯在分子量较大时，具有粘度高、活性低和需要大量的稀释剂等缺点，限制了其在光致抗蚀剂领域的应用；因此设计合成分子量小，粘度低，酸值合理的PCDL基聚氨酯丙烯酸酯，成为解决问题的关键所在。目前PCDL基聚氨酯丙烯酸酯在光致抗蚀剂领域的应用鲜有报道。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，一种基于PCDL型聚氨酯丙烯酸酯制备的光刻胶组合物。本专利技术组合物中PCDL型聚氨酯丙烯酸酯的玻璃化温度、硬度、较高，酸值可调，分子量较低，粘度小，以该低聚物配制的光致抗蚀剂膜稀碱液可显影，且显影时间短，图像分辨率较高。本专利技术的技术方案如下：一种基于PCDL型聚氨酯丙烯酸酯制备的光刻胶组合物，所述组合物的原料及其各原料的质量百分含量为：所述聚氨酯丙烯酸酯为自己合成，其酸值为25-70mgKOH/g，重均分子量为7000-9500，双键当量为700-1200g/mol；在避光条件下，聚氨酯丙烯酸酯与光引发剂、溶剂、活性稀释剂以及颜料按比例混合，室温下磁力搅拌使其充分溶解，即得光致抗蚀剂；将制成的光致抗蚀剂使用旋涂机涂覆在铜片上，75-85℃条件下预烘30-40分钟；在50-300mJ/cm2曝光，然后在质量分数为0.5％的Na2CO3溶液中显影，显影时间40-60s。所述聚氨酯丙烯酸酯的制备方法为：(1)在装有温度计、回流冷凝管、搅拌器的250mL四口圆底烧瓶中加入二异氰酸酯单体和催化剂，向其中滴入聚碳酸酯二元醇，在40-50℃条件下保温反应1.5-2h；(2)随后加入2,2-二羟甲基丁酸溶液，在70-80℃条件下保温反应4-5h；(3)最后加入阻聚剂，再加入含羟基的丙烯酸酯单体进行封端，在70-80℃条件下保温反应，直至用红外光谱检测不到NCO在2265cm-1处的吸收峰时，停止反应，制得基于PCDL的聚氨酯丙烯酸酯。步骤(1)中所述二异氰酸酯单体为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种；所述催化剂为有机锡类催化剂、叔胺类催化剂中的至少一种，用量为总投料量的0.01wt％-0.05wt％。步骤(1)中所述二异氰酸酯单体与聚碳酸酯二元醇的摩尔比为2:1-5:1；所述聚碳酸酯二元醇的分子量500-1000。步骤(2)中所述2,2-二羟甲基丁酸与二异氰酸酯单体的摩尔比为1.5:1-3:1。步骤(2)中所述2,2-二羟甲基丁酸溶液所用溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、丙酮中的一种或多种，其固含为10wt％-30wt％。步骤(3)中所述阻聚剂为对羟基苯甲醚、对苯二酚、间苯二酚、2,6-二叔丁基对甲酚中的一种或多种，其用量为总投料量的0.1wt％-0.5wt％；所述含羟基的丙烯酸酯单体为丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、季戊四醇三丙烯酸酯中的一种。步骤(3)中所述含羟基的丙烯酸酯单体与二异氰酸酯单体的摩尔比为1:1-2.5:1。所述步骤(1)～(3)的整个过程中采用甲苯-二正丁胺反滴定法测定反应时NCO基团含量，当达到理论值后，进行下一步反应。所述活性稀释剂为丙烯酸异冰片酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二羟甲基丙烷四丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯中的一种或多种；所述颜料为钛箐颜料；引发剂为2-甲基-1-(4-甲巯基苯基)-2-吗啉-1-丙酮(907)、异丙基硫杂蒽酮(ITX)、2,4-二乙基硫咋蒽酮(DETX)、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(TPO)、N-苯基甘胺酸(NPG)、4,4-二(N,N’-二甲基-氨基)苯甲酮(EMK)中的一种或多种；所述溶剂为丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸丁酯中的一种或多种。本专利技术有益的技术效果在于：(1)本专利技术PCDL基聚氨酯丙烯酸酯采用环状的二异氰酸酯为树脂的原料，可以增加光致抗蚀剂的耐蚀刻性；采用不同分子量的聚碳酸酯二元醇来调节聚氨酯丙烯酸酯的软段与硬段，从而得到具有优异的力学性能、耐热性、耐摩擦性、耐氧化性以及耐化学腐蚀性的树脂；采用含羧基的二元醇在树脂结构中引入羧基，从而使树脂具有碱溶性，满足光致抗蚀剂在碱性条件下可溶。(2)本专利技术PCDL基聚氨酯丙烯酸酯树脂末端引入了含羟基的丙烯酸酯单体使其具有光敏性，配制光致抗蚀剂组合物配方时只需添加少量的活性稀释剂即可满足其光固化性能；(3)本专利技术PCDL基聚氨酯丙烯酸酯由于分子量较小，粘度较低，配制光致抗蚀剂时不需要使用大量的溶剂调节粘度；(4)本专利技术PCDL基聚氨酯丙烯酸酯与活性稀释剂、溶剂、光引发剂、颜料等，各组分间相互配合，协同作用，使制得光致抗蚀剂应用于显影，制得综合性能良好、分辨率较高的图像。附图说明图1为本专利技术PCDL基聚氨酯丙烯酸酯的合成路线图。图2为实施例1所得光致抗蚀剂显影后所得图像的SEM图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术进行具体描述。实施例1(1)PCDL基聚氨酯丙烯酸酯的制备：在装有温度计、回流冷凝管、搅拌器的250ml四口圆底烧瓶中加入异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)47.40g和二月桂酸二丁基锡(DBTDL)0.23g，向其中滴入聚碳酸酯二元醇(PCDL)32.70g，在45℃保温反应2h，加入N,N-二甲基甲酰胺28.04g来调节体系粘度，随后加入2，2-二羟甲基丙酸(DMPA)13.40g，在75℃保温反应4h，最后加入阻聚剂2,6-二叔丁基对甲酚0.23g，再加入甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)18.65g，直至用红外光谱检测不到NCO在2265cm-1处的吸收峰时，停止反应，所需时间为5h，最终得到基于PCDL的聚氨酯丙烯本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于PCDL型聚氨酯丙烯酸酯制备的光刻胶组合物，其特征在于所述组合物的原料及其各原料的质量百分含量为：所述聚氨酯丙烯酸酯为自己合成，其酸值为25‑70mgKOH/g，重均分子量为7000‑9500，双键当量为700‑1200g/mol；在避光条件下，聚氨酯丙烯酸酯与光引发剂、溶剂、活性稀释剂以及颜料按比例混合，室温下磁力搅拌使其充分溶解，即得光致抗蚀剂；将制成的光致抗蚀剂使用旋涂机涂覆在铜片上，75‑85℃条件下预烘30‑40分钟；在50‑300mJ/cm2曝光，然后在质量分数为0.5％的Na2CO3溶液中显影，显影时间40‑60s。
【技术特征摘要】
1.一种基于PCDL型聚氨酯丙烯酸酯制备的光刻胶组合物，其特征在于所
述组合物的原料及其各原料的质量百分含量为：
所述聚氨酯丙烯酸酯为自己合成，其酸值为25-70mgKOH/g，重均分子量为
7000-9500，双键当量为700-1200g/mol；
在避光条件下，聚氨酯丙烯酸酯与光引发剂、溶剂、活性稀释剂以及颜料按
比例混合，室温下磁力搅拌使其充分溶解，即得光致抗蚀剂；将制成的光致抗
蚀剂使用旋涂机涂覆在铜片上，75-85℃条件下预烘30-40分钟；在50-300mJ/cm2曝光，然后在质量分数为0.5％的Na2CO3溶液中显影，显影时间40-60s。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于所述聚氨酯丙烯酸酯的制备
方法为：
(1)在装有温度计、回流冷凝管、搅拌器的250mL四口圆底烧瓶中加入二
异氰酸酯单体和催化剂，向其中滴入聚碳酸酯二元醇，在40-50℃条件下保温反
应1.5-2h；
(2)随后加入2,2-二羟甲基丁酸溶液，在70-80℃条件下保温反应4-5h；
(3)最后加入阻聚剂，再加入含羟基的丙烯酸酯单体进行封端，在70-80℃
条件下保温反应，直至用红外光谱检测不到NCO在2265cm-1处的吸收峰时，停
止反应，制得基于PCDL的聚氨酯丙烯酸酯。
3.根据权利要求2所述的组合物，其特征在于步骤(1)中所述二异氰酸酯
单体为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一
种；所述催化剂为有机锡类催化剂、叔胺类催化剂中的至少一种，用量为总投
料量的0.01wt％-0.05wt％。
4.根据权利要求2所述的组合物，其特征在于步骤(1)中所述二异氰酸酯
单体与聚碳酸酯二元醇的摩尔比为2:1-5:1；所述聚碳酸酯二元醇的分子量
【专利技术属性】
技术研发人员：刘敬成，刘秋华，郑祥飞，刘仁，李虎，刘晓亚，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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