一种含氟聚丙烯酸酯的疏水绝缘层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种含氟聚丙烯酸酯的疏水绝缘层及其制备方法和应用，该疏水绝缘层由含氟聚丙烯酸酯溶液或者含有含氟聚丙烯酸酯微纳米颗粒的含氟聚丙烯酸酯微纳米乳液涂布制备得到，通过含氟聚丙烯酸酯主链不含氟原子、侧链含亚甲基和酯基等柔性基团的特点来改善AF1600和CYTOP成膜性、粘附性和绝缘性不佳的问题，同时含氟聚丙烯酸酯的全氟侧链也将有助于进一步提高绝缘层的疏水性，由此可以大幅提高电润湿显示器器件表面微流体的响应时间、加快电润湿显示屏的刷新速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术功能光电子器件领域，具体涉及一种含氟聚丙烯酸酯的疏水绝缘层及其制备方法和应用。
技术介绍
随着微电子技术和信息化产业的发展，电子元器件日益小型化和集成化，同时也使得作为关键结构材料的高介电材料应用得越来越多。但典型的无机高介电材料如陶瓷材料等存在脆性大、加工温度较高、和目前的电路集成加工技术不兼容等缺点。而有机高介电材料虽然介电常数不是很高，但易于加工、柔韧性好、重量轻、成本低，并且与有机基板或印刷电路板的相容性较好，可以大面积成膜，因此具有更广阔的应用前景。然而，对于有机高介电材料的要求不仅于此。众所周知，电子产品设备最大的致命伤就是其内部元器件对水汽的阻抗能力比较差，特别是结构精密的集成电路。一旦电子设备进水或受潮，则将对内部材料和结构造成极大的破坏。因此，有机高介电材料必须同时具备较高甚至超高的表面疏水性已成为了电子行业普遍的性能要求。这将有助于全面改善产品的防水效果，从而大幅提高产品寿命和性能。除此以外，在很多光电器件中，类似材料不仅充当电极和电子元件的保护层，而且还成为决定器件性能的关键因素。从另一方面来说，这相当于要求典型的有机疏水材料具有较高甚至超高的介电常数，即极佳的绝缘性。近年来，疏水材料，特别是有机疏水材料（以疏水高分子最为常见）由于具有独特的表面特性，使其可广泛应用于防水、防污、自清洁、流体减阻、抑菌等领域。例如，用于室外天线表面可以防积雪，用于远洋轮船外壳可以达到防污、防腐的效果，用于微量注射器针尖则可以完全消除昂贵的药品在针尖上的黏附，以及由此带来的对针尖的污染。但兼具高介电性的有机疏水材料目前还极为少见。以电润湿电子纸显示器为例，电极玻璃基板上疏水绝缘层的表面介电润湿性控制着油墨液滴的聚集或铺展，是像素显示开关原理的基础部件。相关材料除了要求疏水性高外，还要求有良好的绝缘性、粘附性、成膜性、稳定性及介电润湿性。目前最常用的是杜邦AF1600和日本旭硝子CYTOP。这两种材料在显示行业和食品工业等应用广泛，但是缺点也很明显，粘附性不佳、绝缘性不高、生产成本与产品价格极高、工艺污染严重等均大大限制了它们在电润湿显示产业中进一步应用。因此，只有采用性能更好、成本更低也更加环保的疏水介电材料才能有效地提高电润湿器件的综合效能和优势。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种含氟聚丙烯酸酯的疏水绝缘层及其制备方法和应用。本专利技术所采取的技术方案是：一种含氟聚丙烯酸酯的疏水绝缘层的制备方法，包括以下步骤：S1：制备含氟聚丙烯酸酯溶液或含有含氟聚丙烯酸酯微纳米颗粒的含氟聚丙烯酸酯微纳米乳液；S2：取制备得到的所述含氟聚丙烯酸酯溶液或所述含氟聚丙烯酸酯微纳米乳液，涂布制备疏水绝缘层。在一些具体的实施例中，采用乳液聚合的方法制备含氟聚丙烯酸酯微纳米乳液。在优选的实施例中，所述S1的具体步骤为：将含氟丙烯酸酯单体溶于含氟有机小分子溶剂中，得到含氟丙烯酸酯单体溶液，借助乳化剂，均质乳化，形成含有微纳米含氟丙烯酸酯单体液滴的乳液，加入引发剂，引发单体在液滴内聚合，制得含氟聚丙烯酸酯微纳米乳液。在进一步优选的实施例中，所述含氟丙烯酸酯单体为全氟取代或部分氟取代的碳氢侧基的丙烯酸酯单体、全氟取代或部分氟取代的碳氢侧基的甲基丙烯酸酯单体中的任一种。在进一步优选的实施例中，所述S1和S2之间还包括：将S1制备得到的含氟聚丙烯酸酯微纳米乳液干燥，得到含氟聚丙烯酸酯微纳米颗粒干粉，再将微纳米颗粒干粉用作种，再重复S1，得到含氟聚丙烯酸酯微纳米乳液。在进一步优选的实施例中，所述均质乳化采用超声乳化法或高速均质乳化法。在一些具体的实施例中，所述S2的具体步骤为：取一基板，将制备得到的所述含氟聚丙烯酸酯微纳米乳液高度雾化，连续喷涂在所述基板表面，加热使含氟聚丙烯酸酯微纳米颗粒熔融，并挥发溶剂，得到疏水绝缘层。在另一些具体的实施例中，所述S1的具体步骤为：将含氟丙烯酸酯单体溶于含氟有机小分子溶剂中，得到含氟丙烯酸酯单体溶液，借助乳化剂，均质乳化，形成含有微纳米含氟丙烯酸酯单体液滴的乳液，加入引发剂，引发单体在液滴内聚合，干燥所得乳液，得到含氟聚丙烯酸酯微纳米颗粒干粉，将上述干粉溶解于含氟有机小分子溶剂中，得到含氟聚丙烯酸酯溶液。在优选的实施例中，所述S2的具体步骤为：取一基板，在基板表面上采用旋涂、滚涂、狭缝涂、浸涂、刮涂、凹印、凸印、丝网印或喷墨打印中任一种涂布方式涂布一层S1制备得到的含氟聚丙烯酸酯溶液，热固化，得到疏水绝缘层。本专利技术还提供了一种由如上所述的疏水绝缘层的制备方法制备得到的疏水绝缘层。本专利技术还提供了一种电润湿器件，包括下基板，所述下基板包括如上所述的疏水绝缘层。本专利技术的有益效果是：针对目前电润湿显示器中疏水绝缘层的材料，如AF1600和CYTOP均存在粘附性不好，绝缘性不高的问题，本专利技术提供了一种含氟聚丙烯酸酯的疏水绝缘层及其制备方法和应用，所述疏水绝缘层由含氟聚丙烯酸酯溶液或者含有含氟聚丙烯酸酯微纳米颗粒的含氟聚丙烯酸酯微纳米乳液涂布制备得到，通过含氟聚丙烯酸酯主链不含氟原子、侧链含亚甲基和酯基等柔性基团的特点来改善AF1600和CYTOP成膜性、粘附性和绝缘性不佳的问题，同时含氟聚丙烯酸酯的全氟侧链也将有助于进一步提高绝缘层的疏水性，由此可以大幅提高电润湿显示器器件表面微流体的响应时间、加快电润湿显示屏的刷新速率。附图说明图1为实施例1中含氟聚丙烯酸酯纳米乳液中的颗粒粒径分布图；图2为实施例1中含氟聚丙烯酸酯纳米颗粒干粉的扫描电镜图；图3为实施例1中疏水绝缘层的接触角示意图；图4为实施例1中疏水绝缘层的不同电压下接触角变化示意图；图5为实施例1中疏水绝缘层的粘附力测试曲线；图6 为实施例2中含氟聚丙烯酸酯纳米乳中的颗粒粒径分布图。具体实施方式实施例1：将66.3mg乳化剂十二烷基磺酸钠溶解在7.5mL去离子水中，取1mL含氟丙烯酸酯单体溶解在适量三氟甲苯中。开启细胞破碎仪，振幅为30%，超声5s，暂停3s，底部用冰水浴冷却，逐滴将含氟丙烯酸酯单体的三氟甲苯溶液滴入十二烷基磺酸钠溶液中，超声时间为10min。将三口烧瓶转移到油浴，将氮气通入作为保护气。采用乳液聚合方式制备含氟聚丙烯酸酯微纳米颗粒的乳液，引发剂可以选用水溶性的无机过氧化物自由基聚合引发剂，在本实施例中选用了K2S2O8，将15mg K2S2O8溶解在2mL去离子水中，逐滴滴加到三口烧瓶中，待温度稳定，反应48h，得到含氟聚丙烯酸酯微纳米颗粒的乳液，采用纳米粒度仪进行分析颗粒粒径分析，得到含氟聚丙烯酸酯微纳米颗粒的乳液的颗粒粒径分布图如图1，从图1中可以看到，颗粒的粒径比较均一，在100nm左右，这是由于所述含氟聚丙烯酸酯类微纳米颗粒是采用乳液聚合的方法制备得到，充分的乳化过程使得聚合物颗粒粒径均一，分子量分布也非常集中，所述含氟聚丙烯酸酯类微纳米颗粒的粒径和分子量可以通过控制乳化工艺来实现调控，可以实现20nm-200μm范围内粒径的调控。本专利技术中采用乳液聚合的方法来合成含氟聚丙烯酸酯颗粒。乳液聚合是单体借助乳化剂和高速搅拌或超声乳化，使单体分散在水中形成乳液，再加入引发剂引发单体聚合。目前市场上常用于制备疏水绝缘层的材料为AF1600和CYTOP，工业上通常使用本体聚合和悬浮聚合的方法来合成AF1600和C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氟聚丙烯酸酯的疏水绝缘层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：制备含氟聚丙烯酸酯溶液或含有含氟聚丙烯酸酯微纳米颗粒的含氟聚丙烯酸酯微纳米乳液；S2：取制备得到的所述含氟聚丙烯酸酯溶液或所述含氟聚丙烯酸酯微纳米乳液，涂布制备疏水绝缘层。

【技术特征摘要】
1.一种含氟聚丙烯酸酯的疏水绝缘层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：制备含氟聚丙烯酸酯溶液或含有含氟聚丙烯酸酯微纳米颗粒的含氟聚丙烯酸酯微纳米乳液；S2：取制备得到的所述含氟聚丙烯酸酯溶液或所述含氟聚丙烯酸酯微纳米乳液，涂布制备疏水绝缘层。2.根据权利要求1所述的疏水绝缘层的制备方法，其特征在于，采用乳液聚合的方法制备含氟聚丙烯酸酯微纳米乳液。3.根据权利要求2所述的疏水绝缘层的制备方法，其特征在于，所述S1的具体步骤为：将含氟丙烯酸酯单体溶于含氟有机小分子溶剂中，得到含氟丙烯酸酯单体溶液，借助乳化剂，均质乳化，形成含有微纳米含氟丙烯酸酯单体液滴的乳液，加入引发剂，引发单体在液滴内聚合，制得含氟聚丙烯酸酯微纳米乳液。4.根据权利要求3所述的疏水绝缘层的制备方法，其特征在于，所述含氟丙烯酸酯单体为全氟取代或部分氟取代的碳氢侧基的丙烯酸酯单体、全氟取代或部分氟取代的碳氢侧基的甲基丙烯酸酯单体中的任一种。5.根据权利要求3所述的疏水绝缘层的制备方法，其特征在于，所述S1和S2之间还包括：将S1制备得到的含氟聚丙烯酸酯微纳米乳液干燥，得到含氟聚丙烯酸酯微纳米颗粒干粉，再将微纳米颗粒干粉用作种，再重复S1，得到含氟聚丙烯酸酯微纳米乳液。6.根据权利要求3所述的疏水...

【专利技术属性】
技术研发人员：李皓，丁文文，周国富，
申请(专利权)人：深圳市国华光电科技有限公司，华南师范大学，深圳市国华光电研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44