一種基于先進碳材料制備的uv固化低折射抗靜電疏水涂層的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于先進碳材料制備的UV固化低折射抗靜電疏水涂層，所述涂層包含組分及各組分質量分數(shù)為光敏聚酰亞胺45-55%、先進碳材料0-35%、光引發(fā)劑2-5%、稀釋劑10-16%、溶劑0-35%，將各組分按比例混合均勻旋涂于載玻片上，經預烘、光固化，得到UV固化低折射率抗靜電疏水涂層。本發(fā)明涂層所用聚合物中引入了光敏基團，可用于UV固化；所用反應單體上引入了氟原子，使得制備的涂層具有疏水性，弓丨入碳材料，使涂層具有一定的抗靜電能力，氟原子和碳材料同時起到降低材料的折射率的作用。
【專利說明】一種基于先進碳材料制備的UV固化低折射抗靜電疏水涂 層

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及紫外光固化及納米復合材料領域，尤其是涉及一種光敏聚酰亞胺/碳 材料制備的UV固化低折射率抗靜電疏水涂層及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 有機-無機納米復合材料由于具有優(yōu)異的力學、熱學，光學等性能受到廣大研究 者的關注。在眾多的有機材料中，光敏聚酰亞胺具有優(yōu)異的耐熱性、耐化學性、抗低溫性及 低的介電常數(shù)，是優(yōu)良的耐熱感光多功能高分子材料，廣泛應用于微電子行業(yè)、汽車工業(yè)、 航天工業(yè)等。聚酰亞胺分子中的剛性苯環(huán)結構形成的共軛體系，導致聚酰亞胺材料具有很 高的玻璃化轉變溫度及熔點，同時也導致聚酰亞胺很難溶解在有機溶劑中，韌性不足，力學 性能欠佳。由蒙脫土，氮化鋁，二氧化鈦，二氧化硅等制備的有機-無機復合材料的耐熱性、 機械強度、疏水性等雖然有所提高，但依然不能滿足其應用要求，尤其是材料的熱性能，電 性能，力學性能等。
[0003] 碳材料存在離域π電子，這種類似自由電子的結構可形成導體或半導體，具有優(yōu) 良的電學性能，因此將碳材料分散在聚合物中，可以制備出抗靜電及導電高分子材料。碳納 米管和石墨烯是目前研究最多的兩種最先進碳材料，它們具有很好的力學性能、光學性能 跟熱學性能。因此，可以通過先進碳材料改性制備出熱性能、電性能跟力學性能優(yōu)良的聚酰 亞胺-碳納米管（石墨烯）復合材料。


【發(fā)明內容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術存在的上述問題，本申請?zhí)峁┮环NUV固化低折射抗靜電疏水涂層 及其制備方法。本發(fā)明涂層所用聚合物中引入了光敏基團，可用于UV固化；所用反應單 體上引入了氟原子，使得制備的涂層具有疏水性，引入碳材料，使涂層具有一定的抗靜電能 力，氟原子和碳材料同時起到降低材料的折射率的作用。
[0005] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0006] -種基于先進碳材料制備的UV固化低折射抗靜電疏水涂層，所含材料包括光敏 聚酰亞胺45-55%、先進碳材料0-35%、光引發(fā)劑2-5%、稀釋劑10-16%、溶劑0-35% ;
[0007] 所述光敏聚酰亞胺的制備方法為：
[0008] (1)以4, 4'-(六氟異丙烯）二苯胺、六氟二酐為原料，N-甲基吡咯烷酮為溶劑，于 室溫下反應8-10h，得到產物A ;
[0009] (2)然后向產物A中滴加N-甲基吡咯烷酮、4-氨基苯甲酸和間-二氯代苯的混合 液，在室溫下反應16-18h，升溫至180-200°C，繼續(xù)反應8-12h，然后冷卻至室溫得到末端含 羧基的產物B ;
[0010] (3)最后升溫至90-120°C，往產物B中滴加甲基丙烯酸縮水甘油酯、三苯基膦和 4_甲氧基酚的混合液，反應6-8h，得到光敏聚酰亞胺C ;
[0011] 所述4, 4' -(六氟異丙烯）二苯胺、六氟二酐、4-氨基苯甲酸、甲基丙烯酸縮水甘油 酯的摩爾比為 1:2:2:0. 5-1:2:2:1. 5。
[0012] 所述間-二氯代苯的用量為甲基丙烯酸縮水甘油酯質量的1-5% ;所述三苯基膦 的用量為甲基丙烯酸縮水甘油酯質量的1-3%;所述4-甲氧基酚的用量為甲基丙烯酸縮水 甘油酯質量的1-3%。
[0013] 所述先進碳材料為碳納米管、石墨烯中的一種或多種。
[0014] 所述光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基）-2_嗎 啉-1-丙酮中的一種或多種。
[0015] 所述稀釋劑為乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯Ε0ΤΜΡΤΑ、三丙二醇二丙烯酸酯 TPGDA中的一種或多種。
[0016] 所述溶劑為N，N-二甲基乙酰胺DMAC、N，N-二甲基甲酰胺DMF、N-甲基吡咯烷酮 NMP中的的一種或多種。
[0017] -種基于先進碳材料制備的UV固化低折射抗靜電疏水涂層的制備方法為：將 光敏聚酰亞胺、先進碳材料、光引發(fā)劑、稀釋劑、溶劑按比例混合均勻旋涂于載玻片上， 60-90°C預烘10-30min，400-600mj/cm 2條件下光固化，得到UV固化低折射率抗靜電疏水涂 層。
[0018] 本發(fā)明有益的技術效果在于：
[0019] 1、本發(fā)明涂層材料中的聚酰亞胺分子中的剛性苯環(huán)結構形成的共軛體系，導致聚 酰亞胺材料具有很高的玻璃化轉變溫度及熔點，使材料具有良好的耐熱性。
[0020] 2、本發(fā)明涂層材料中的聚酰亞胺分子中的氟原子可以降低材料的表面能，使材料 具有一定的作用；也可以降低材料的折射率。
[0021] 3、本發(fā)明涂層材料中的碳材料（碳納米管和石墨烯）具有優(yōu)異的導電性、力學性 能和熱學性能，使材料具備抗靜電或導電性，同時起到增強材料韌性和耐熱性、降低材料表 面能和折射率的作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1為光敏聚酰亞胺的核磁譜圖；
[0023] 圖2為實施例1中UV固化低折射抗靜電疏水涂層的折射率變化曲線；
[0024] 圖3為實施例1中UV固化低折射抗靜電疏水涂層表面電阻變化曲線；
[0025] 圖4為實施例1中UV固化低折射抗靜電疏水涂層水接觸角變化曲線。

【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明進行具體描述。
[0027] 實施例1
[0028]在250ml三口圓底燒瓶里加入3. 34g4, 4'-(六氟異丙烯）二苯胺、20ml N-甲基吡 咯烷酮，在劇烈攪拌的情況下緩慢地滴加8. 88g六氟二酐與30ml N-甲基吡咯烷酮的混合 液，在室溫下反應8h后，所得產物記為A;往燒瓶內滴加2. 88g對氨基苯甲酸、15mg間-二 氯代苯和15mg N-甲基吡咯烷酮的混合液，于室溫下反應16h，接著升溫至200°C，繼續(xù)反應 12個小時得到產物記為B;往燒瓶內滴加I. 42g甲基丙烯酸縮水甘油酯、0. 043g催化劑三 苯基膦和0. 〇43g阻聚劑對苯二酚的混合液，120°C反應6h，得到產物記為C。圖1為產物C 的核磁譜圖，從圖中可以看出S = 5. 6和δ = 6. 1為雙鍵上的Η，δ = 13. 2處為羧基上 的Η, δ =7. 4與δ =8. 3為苯環(huán)上的Η,證明成功合成了光敏聚酰亞胺。
[0029] 稱取一定質量的光敏聚酰亞胺，光引發(fā)劑1-羥基環(huán)己基苯甲酮，活性稀釋劑乙氧 基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯，溶劑N，N-二甲基甲酰胺，碳納米管混合均勻旋涂于載玻片 上，60°C預烘lOmin，600mj/cm 2條件下光固化，得到UV固化低折射抗靜電疏水涂層，各組分 用量如下表1所示。
[0030]表1

【權利要求】
1. 一種基于先進碳材料制備的UV固化低折射抗靜電疏水涂層，其特征在于所述涂 層所含組分及各組分質量分數(shù)為光敏聚酰亞胺45-55%、先進碳材料0-35%、光引發(fā)劑 2-5%、稀釋劑 10-16%、溶劑 0-35% ; 所述光敏聚酰亞胺的制備方法為： (1) 以4, 4'-(六氟異丙烯）二苯胺、六氟二酐為原料，N-甲基吡咯烷酮為溶劑，于室溫 下反應8-10h，得到產物A ; (2) 然后向產物A中滴加N-甲基吡咯烷酮、4-氨基苯甲酸和間-二氯代苯的混合液， 在室溫下反應16_18h，升溫至180-200°C，繼續(xù)反應8-12h，然后冷卻至室溫得到末端含羧 基的產物B ; (3) 最后升溫至90-120°C，往產物B中滴加甲基丙烯酸縮水甘油酯、三苯基膦和4-甲 氧基酚的混合液，反應6-8h，得到光敏聚酰亞胺C。
2. 根據(jù)權利要求1所述的涂層，其特征在于所述4, 4'-(六氟異丙烯）二苯胺、六氟二 酐、4-氨基苯甲酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯的摩爾比為1:2:2:0. 5-1:2:2:1. 5。
3. 根據(jù)權利要求1所述的涂層材料，其特征在于所述間-二氯代苯的用量為甲基丙烯 酸縮水甘油酯質量的1-5% ;所述三苯基膦的用量為甲基丙烯酸縮水甘油酯質量的1-3% ; 所述4-甲氧基酚的用量為甲基丙烯酸縮水甘油酯質量的1-3%。
4. 根據(jù)權利要求1所述的涂層，其特征在于所述先進碳材料為碳納米管、石墨烯中的 一種或多種。
5. 根據(jù)權利要求1所述的涂層，其特征在于所述光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯甲酮、 2-甲基-1-(4-甲硫基苯基）-2-嗎啉-1-丙酮中的一種或多種。
6. 根據(jù)權利要求1所述的涂層，其特征在于所述稀釋劑為乙氧基化三羥甲基丙烷三丙 烯酸酯EOTMPTA、三丙二醇二丙烯酸酯TPGDA中的一種或多種。
7. 根據(jù)權利要求1所述的涂層，其特征在于所述溶劑為N，N-二甲基乙酰胺DMAC、 N，N-二甲基甲酰胺DMF、N-甲基吡咯烷酮NMP中的的一種或多種。
8. -種由權利要求1?7所述任一基于先進碳材料制備的UV固化低折射抗靜電疏水 涂層的制備方法為：將光敏聚酰亞胺、先進碳材料、光引發(fā)劑、稀釋劑、溶劑按比例混合均勻 旋涂于載玻片上，60-90°C預烘10-30min，400-600mj/cm 2條件下光固化，得到UV固化低折 射率抗靜電疏水涂層。
【文檔編號】C09D7/12GK104212334SQ201410464446
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權日:2014年9月12日
【發(fā)明者】劉敬成, 鄭祥飛, 劉仁, 袁研, 劉曉亞, 李治全 申請人:江南大學