金属表面精密光刻成像材料及其制法和用途制造技术

本发明专利技术属于光固化成像材料技术领域，其组分包括光聚合性树脂２０％～５０％；多官能团丙烯酸酯交联剂及反应性稀释剂１０％～２５％；光敏引发剂１％～４％；助剂０．５％～２％；填料、颜料或染料０．０５％～２０％；溶剂２０％～５５％。其制法是：预先把交联剂，稀释剂，溶剂及光敏引发剂混合溶解后，再加入特制的光聚合性树脂及其他组分，充分混合均匀或经研磨后即得本发明专利技术材料。该材料具有很高的光化学活性和优良的物理性能及加工性能，能进行（碱）水显影加工，适合在模具和各种类型金属表面上进行文字、图像和精细花纹的制作。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光固化成像材料
，特别是涉及金属表面精密光刻成像材料及其制法和用途。金属表面进行文字、图像以及各种精细花纹的制作，通常都使用感光性树脂。就成像方法而言，可采用直接印刷法和光成像方法两种。直接印刷一般都使用传统的丝网印刷方法，即预先在丝网上制作出镂空图形、然后再漏印到金属表面。这种方法一般精度较差，不能获得高密度图像，这在日本丝网印刷技术协会编，郑德海、郑军明译，印刷工业出版社，1988年的《丝网印刷》中有报导。光成像法则有所不同，它是在感光树脂涂层上直接进行图形曝光，然后利用曝光前后树脂溶解度的差别，通过显影而获得图像。光成像方法，其图像质量如精密度、分辨率和可靠性等方面，都比丝印法优良得多。目前，金属表面光刻成像材料多采用聚乙烯醇/重氮盐或重铬酸盐感光胶以及感光干膜等材料，《模具工业》杂志1994年第7期的文章“塑料模具表面腐蚀花纹工艺”及《电路技术》杂志1990年第5期的文章“感光材料-干膜”中有这方面的报导。其中聚乙烯醇类感光胶为水基型，价格较低，但感光剂毒性较大，有损人体健康，同时这类材料对金属表面的附着力也不够好，工艺操作要在暗室进行，保存期较短。感光干膜工艺虽然比较简单、使用方便，但由于使用时需加热贴附在金属表面且感光膜层较厚，导致附着力和解像力都受影响。对于溶剂型干膜来说，显影时还要使用大量溶剂，使工作环境恶化并造成污染。本专利技术的目的在于改善并克服上述材料的不足，提供一种通过光成像阻蚀方法刻制精细金属图形的新型金属表面精密光刻成像材料。这种材料既有很高的光化学反应活性，又具有优良的机械物理性能和加工性能，使用方便，对金属附着力强，可在明室操作，并能进行碱水显影加工。本专利技术的金属表面精密光刻成像材料由以下六部分组成，其中各种组分的含量分别为(单位重量百分数)(1)光聚合性树脂20％～50％；(2)多官能团丙烯酸酯交联剂及反应性稀释剂10％～25％；(3)光敏引发剂 1％～4％；(4)助剂0.5％～2％；(5)填料、颜料或染料0.05％～20％；(6)溶剂20％～55％；其中多官能团丙烯酸酯交联剂占多官能团丙烯酸酯交联剂及反应性稀释剂总重量的80％～95％，反应性稀释剂占5％～20％。(1)光聚合性树脂其主链或侧链上至少含有二个以上不饱和键、环氧基团或酯基。侧链含有羟基、胺基、羧基等亲水性基团。其中树脂中的不饱和键由丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、丁烯二酸等脂肪族不饱和羧酸提供，环氧基由各种芳香族、脂肪族、脂环族环氧树脂提供。光聚合性树脂是指不饱和羧酸改性环氧树脂A，或碱溶性改性环氧树脂B，或改性苯乙烯-丙烯酸酯类共聚物C单独使用，或由不饱和羧酸改性环氧树脂A、碱溶性改性环氧树脂B以及改性苯乙烯-丙烯酸酯类共聚物C复合而成，并且所占的重量百分数分别为A-B，其中A占55％～65％，B占35％～45％；A-C，其中A占25％～50％，C占50％～75％；B-C，其中B占40％～50％，C占50％～60％。(2)多官能团丙烯酸酯交联剂及反应性稀释剂本专利技术选用的多官能团丙烯酸酯交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，乙氧化(或丙氧化)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，季戊四醇三丙烯酸酯，双季戊四醇六丙烯酸酯，各种链烷双丙烯酸酯，二醇类双丙烯酸酯如二缩三丙二醇双丙烯酸酯、乙二醇双丙烯酸酯、丙三醇双丙烯酸酯、一缩乙二醇双丙烯酸酯、二缩乙二醇双丙烯酸酯、己二醇双丙烯酸酯等。反应性稀释剂为单官能团丙烯酸酯类包括醚类单官能团丙烯酸酯，烷基、芳基、环基单官能团丙烯酸酯如丙烯酸四氢呋喃酯、丙烯酸异冰片酯等，羟烷基(甲基)丙烯酸酯如丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯等等。其中，多官能团丙烯酸酯交联剂占多官能团丙烯酸酯交联剂及反应性稀释剂总重量的80％～95％；反应性稀释剂占5％～20％。(3)光敏引发剂包括光裂解和氢提取二种类型。如二苯甲酮、米氏酮、各种烷基取代硫杂蒽酮、苯乙酮衍生物如α-羟基α-环己基苯乙酮等、安息香醚类如安息香双甲醚等、I-907，I-369以及DAROCUR-4265等。(4)助剂包括表面活性剂如表面活性剂OP等、消泡剂、流平剂、增塑剂、阻聚剂、稳定剂如对苯二酚、对羟基苯甲醚等。(5)填料、颜料或染料包括各种无机填料如滑石粉等、颜料如酞菁蓝等和有机染料如甲基紫等。(6)溶剂包括乙二醇醚类如乙二醇独甲醚、乙二醇二甲醚等，乙二醇醚醋酸酯类如乙二醇乙醚醋酸酯等、乙醇、丙酮等。配制本专利技术的金属表面精密光刻成像材料的方法是(1)光聚合性树脂的制法通过缩聚、加聚、开环、酯化等反应合成，酸值控制在5～200范围，具体合成方法如下a.不饱和羧酸改性环氧树脂A的合成在装有搅拌器、冷凝管、温度计的反应瓶中，加入规定量的环氧树脂(环氧值为0.4～0.6当量/100克)，升温至80～90℃，然后在搅拌下慢慢滴加由脂肪族不饱和羧酸，催化剂及稳定剂组成的混合液，滴加完后再在100～115℃温度下反应6～7小时，此时取样测定酸值，当酸值在5～10以下时即可结束，得到不饱和羧酸改性环氧树脂A；其中，合成投料量为环氧树脂∶脂肪族不饱和羧酸＝1∶0.5～1(摩尔比)；催化剂的加入量为环氧树脂加入量的0.1％～0.5％(重量百分数)；稳定剂的加入量为环氧树脂加入量的0.05％～0.15％(重量百分数)；b.碱溶性改性环氧树脂B的合成在装有搅拌器、冷凝管、温度计的反应瓶中，加入规定量的环氧树脂(环氧值为0.4～0.6当量/100克)，升温至80～90℃，然后在搅拌下慢慢滴加由脂肪族不饱和羧酸，催化剂及稳定剂组成的混合液，滴加完后再在100～115℃温度下反应6～7小时，此时取样测定酸值，当酸值在5～10以下时降温至80～90℃，在搅拌下加入酸酐和稳定剂，加完后在此温度下继续反应，用红外光谱检测酸酐消耗完后即可停止反应，得到碱溶性改性环氧树脂B；其中，合成投料量为环氧树脂∶脂肪族不饱和羧酸＝1∶0.5～1(摩尔比)；环氧树脂∶酸酐＝1∶0.2～0.5(摩尔比)；催化剂的加入量为环氧树脂加入量的0.1％～0.5％(重量百分数)；稳定剂的总量为环氧树脂加入量的0.2％～0.4％(重量百分数)；c.改性苯乙烯-丙烯酸酯类共聚物C的合成在装有搅拌器、冷凝管、温度计的三口瓶中，加入溶剂，升温至75～80℃，开动搅拌，慢慢滴加由甲基丙烯酸甲酯(MMA)，苯乙烯(St)，甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，丙烯酸丁酯(BA)和引发剂组成的混合物，滴加完后再在80～85℃下反应3小时，然后再补加引发剂，反应2小时后升温至90℃，加入马来酸酐(MAn)，再反应3小时，即得改性苯乙烯-丙烯酸酯类共聚物C；其中，合成投料量为甲基丙烯酸甲酯(MMA)∶苯乙烯(St)∶甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)∶丙烯酸丁酯(BA)∶马来酸酐(MAn)＝2.0～3.0∶1～2∶1～1.5∶1.0∶1～1.5(摩尔比)；引发剂的加入量为单体总量的0.5％～1.0％(重量百分数)；溶剂的加入量为单体总量的100％～150％(重量百分数)；其中环氧树脂为酚醛环氧树脂，双酚A环氧树脂等；引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)，过氧化苯甲酰(BPO)等；稳定剂为对羟基苯甲醚(MOP)，2，6-二叔丁基对甲基苯酚(DTMP)，对苯二酚(Hyd)等；催本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属表面精密光刻成像材料，包括光聚合性树脂，丙烯酸酯交联剂及稀释剂，光敏引发剂，助剂，填料、颜料或染料，溶剂，其特征在于成像材料为（重量百分数）：（１）光聚合性树脂 ２０％～５０％；（２）多官能团丙烯酸酯交联剂及反应性稀释剂 １ ０％～２５％；（３）光敏引发剂 １％～４％；（４）助剂 ０．５％～２％；（５）填料、颜料或染料 ０．０５％～２０％；（６）溶剂 ２０％～５５％；其中多官能团丙烯酸酯交联剂占多官能团丙烯酸酯交联剂及反应性稀释剂总重量的８０ ％～９５％，反应性稀释剂占５％～２０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李妙贞，何勇，聂俊，王尔鉴，
申请(专利权)人：中国科学院感光化学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]