超支化聚合物分子结构、制备方法以及基于超支化聚合物的光刻胶技术

本发明专利技术本发明专利技术公开一种基于超支化树脂的光伏LDI光刻胶，属于感光材料技术领域。所述LDI光刻胶由超支化聚合物、活性稀释剂、光引发剂、功能助剂和纳米填料组成；所述超支化聚合物(HBP)是以三代以上超支化聚酯树脂(HBPE

【技术实现步骤摘要】
超支化聚合物分子结构、制备方法以及基于超支化聚合物的光刻胶


[0001]本专利技术涉及感光材料
，具体地说，涉及一种高分辨率的光伏LDI光刻胶。

技术介绍

[0002]目前太阳能电池片正面栅线电极的制备主要采用丝网印刷方法，栅线电极的线宽一般为20
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60μm，现在随着太阳能电池工艺的进步，栅线宽度越来越窄，因此网布的网结在栅线图案区域中占的面积比例也越来越大。然而在印刷过程中，网结部分容易出现印虚、印不上的现象，导致栅线断线，影响电池电流的收集，现在网结对印刷的影响已成为丝网印刷中栅线进一步变窄的一个瓶颈。对于太阳能电池来说，为了获得尽可能高的光电转化效率，细栅线宽度的减小可以使所需的最佳细栅线间距减小，可以很大程度上减少顶层横向电流总相对功率损耗和细栅线遮光相对功率损耗，从而减少电极引起的总的功率损耗。为了提高方阻的同时，降低由于电极引起的功率损耗，就需要增加细栅线条数、减小细栅线宽度。根据CPIA，我国光伏电池细栅的宽度30～40μm，如果通过改进丝网印刷工艺制作线宽30μm以下的细栅非常困难。而LDI可以通过优化光刻胶配方和光刻工艺制得30μm以下甚至20μm以下的栅线。
[0003]此外在光伏电池片中，银浆是除硅片外，成本占比第二的材料，约占光伏电池片成本的10％；如果利用贱金属代替成本高昂的银做栅线电极可以大幅降低光伏电池的成本，LDI配合电镀、溅射铜锡等贱金属就是制作低成本光伏电池栅线电极的解决方案。
[0004]LDI(激光直接成像)工艺过程比起传统丝网印刷和底片成像工艺过程简单得多，可简化工艺，避免传统丝网印刷的隐裂刮伤等缺陷，但更重要的是取消了底片制造过程，从而避免了底片成像制造高密度中所产生的一系列缺点，如底片尺寸稳定性、底片污染与损伤、差的对位度、不一致的曝光质量和不能接受的线宽控制等等，而且这些缺点将随着越高的精细技术与复杂性而带来越差的生产率。
[0005]国内对LDI光刻胶的研究比较晚，相关的专利非常有限，特别是用于光伏行业的LDI光刻胶的研究尚属空白，至今未有相关专利技术专利和科研成果报道。中国专利CN112965338B公布了一种LDI光刻胶专用环氧丙烯酸树脂的组合物及制造方法，其环氧丙烯酸树脂由丙烯酸双环戊二烯基氧乙酯和聚氨酯改性环氧丙烯酸树脂组成；中国专利CN113174040A公开了一种光聚合单体及其组成的高分辨率高附着LDI干膜抗蚀剂，通过对现有丙烯酸酯化合物进行改性，并且配合特定组成和比例的碱可溶性树脂、光引发剂组分以及添加剂的方式，制得LDI光刻胶分辨率最小可达17.5μm；中国CN108037634B公开一种激光直接成像正性感光水溶性阻焊干膜，粘接树脂包括10
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15wt％的环氧树脂和85
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90wt％的甲基丙烯酸酯类树脂，实施例的分辨率最小可达35μm；以上LDI光刻胶专利的主体树脂均采用线性丙烯酸酯类树脂，光刻胶的分辨率虽然有较大的进步，但仍然不能满足光伏电池超细栅线(<15μm)的制造要求。

技术实现思路

[0006]为减小现有光伏电池细栅电极的线宽并降低电极材料的成本，本专利技术提供了一种超支化聚合物分子结构、制备方法以及基于超支化聚合物的光刻胶。
[0007]本专利技术公开一种超支化聚合物分子结构。
[0008]本专利技术还公开超支化聚合物的的制备方法，包括以下步骤：
[0009]超支化聚酯(HBPE
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nG)的制备：将双(三羟甲基)丙烷(DTMP)、2,2
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二羟甲基丙酸(BMPA)和对甲基苯磺酸(PTSA)加入反应器中；DTMP与BMPA的摩尔比为1:12，PTSA添加比例为BMPA质量的0.5％；在氮气保护下将混合物加热至120℃～160℃，反应除水1～4小时后，关闭氮气抽真空，继续反应1～4小时后将压力恢复到常压，继续加入2,2
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二羟甲基丙酸和对甲基苯磺酸，第二次添加的BMPA与第一次添加的DTMP的摩尔比≥16：1，PTSA第二次添加比例为第二次添加的BMPA质量的0.5％；混合物在氮气保护下反应1～4小时，然后关闭氮气抽真空，继续反应1～4小时后停止反应，制得三代以上超支化聚酯(HBPE
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nG)。
[0010]聚氨酯
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丙烯酸酯预聚体(PUA)制备：将二异氰酸酯与溶剂加入反应器，二异氰酸酯与溶剂的质量比为0.5:1～1:1；冰浴条件下再滴加丙烯酸酯与溶剂的预混液，二异氰酸酯与丙烯酸酯的摩尔比为1:1；丙烯酸酯与溶剂的质量比为0.5:1～1:1；丙烯酸酯与溶剂的预混液滴加完毕后，在冰浴条件下反应30～180分钟，至反应温度稳定后撤去冰浴，滴加适量催化剂，室温下继续反应6～24小时，得到聚氨酯
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丙烯酸酯预聚体(PUA)；其中异氰酸酯为含有两个异氰酸酯基团
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NCO的化合物，可选自二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、1,5
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萘二异氰酸酯(NDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)中的至少一种；丙烯酸酯为含有一个羟基和一个丙烯酸双键的化合物或者它们的混合物，可选自丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HMEA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)、丙烯酸羟丁酯(HBA)中的至少一种；溶剂选自N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)、N,N
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二甲基乙酰胺(DMA)、二甲基亚砜(DMSO)中至少一种；催化剂选自二月桂酸二丁基锡(DBTL)、二丁基氧化锡(DBTO)、二醋酸二丁基锡(DBTA)、辛酸亚锡(STOT)、二(十二烷基硫)二丁基锡(DBTBDS)中至少一种。
[0011]超支化聚合物制备：将步骤一制得的超支化聚酯(HBPE
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nG)与步骤二制得的聚氨酯
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丙烯酸酯预聚体(PUA)按照摩尔比不小于1:28混合搅拌中投入反应器，滴加适量催化剂，于40℃～80℃反应4～12小时，得到超支化聚合物(HBP)；其中催化剂选自二月桂酸二丁基锡(DBTL)、二丁基氧化锡(DBTO)、二醋酸二丁基锡(DBTA)、辛酸亚锡(STOT)、二(十二烷基硫)二丁基锡(DBTBDS)至少一种。
[0012]本专利技术还公开一种基于超支化聚合物的光刻胶，包含如前所述的超支化聚合物，各原料的质量百分比分别为：超支化聚合物为60％～90％，活性稀释剂为0.1％～20％，光引发剂为0.5％～5％，功能助剂为0.1％～5％，纳米填料为0.1％～30％。
[0013]作为优选方案，所述活性稀释剂选自：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、已二醇二丙烯酸酯(HDDA)、1,6
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己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)、二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超支化聚合物分子结构，其特征在于，其分子式结构为：2.一种超支化聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：超支化聚酯(HBPE
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nG)的制备：将双(三羟甲基)丙烷(DTMP)、2,2
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二羟甲基丙酸(BMPA)和对甲基苯磺酸(PTSA)加入反应器中；DTMP与BMPA的摩尔比为1:12，PTSA添加比例为BMPA质量的0.5％；在氮气保护下将混合物加热至120℃～160℃，反应除水1～4小时后，关闭氮气抽真空，继续反应1～4小时后将压力恢复到常压，继续加入2,2
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二羟甲基丙酸和对甲基苯磺酸，第二次添加的BMPA与第一次添加的DTMP的摩尔比≥16：1，PTSA第二次添加比例为第二次添加的BMPA质量的0.5％；混合物在氮气保护下反应1～4小时，然后关闭氮气抽真空，继续反应1～4小时后停止反应，制得三代以上超支化聚酯(HBPE
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nG)。聚氨酯
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丙烯酸酯预聚体(PUA)制备：将二异氰酸酯与溶剂加入反应器，二异氰酸酯与溶剂的质量比为0.5:1～1:1；冰浴条件下再滴加丙烯酸酯与溶剂的预混液，二异氰酸酯与丙烯酸酯的摩尔比为1:1；丙烯酸酯与溶剂的质量比为0.5:1～1:1；丙烯酸酯与溶剂的预混液滴加完毕后，在冰浴条件下反应30～180分钟，至反应温度稳定后撤去冰浴，滴加适量催化剂，室温下继续反应6～24小时，得到聚氨酯
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丙烯酸酯预聚体(PUA)；其中异氰酸酯为含
有两个异氰酸酯基团
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NCO的化合物，可选自二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、1,5
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萘二异氰酸酯(NDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)中的至少一种；丙烯酸酯为含有一个羟基和一个丙烯酸双键的化合物或者它们的混合物，可选自丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HMEA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)、丙烯酸羟丁酯(HBA)中的至少一种；溶剂选自N,N
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二甲基甲酰胺(DMF)、N,N
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二甲基乙酰胺(DMA)、二甲基亚砜(DMSO)中至少一种；催化剂选自二月桂酸二丁基锡(DBTL)、二丁基氧化锡(DBTO)、二醋酸二丁基锡(DBTA)、辛酸亚锡(STOT)、二(十二烷基硫)二丁基锡(DBTBDS)中至少一种。超支化聚合物制备：将步...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗启祥，曾伟，
申请(专利权)人：南通林格橡塑制品有限公司，
类型：发明
国别省市：