[發明專利]一種紫外納米壓印用光刻膠組合物及其制備與應用

有效

• 申請號: 202010015350.0
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN113156765B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 孫芳;張明亮
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G03F7/027
• 分類號: G03F7/027;G03F7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種紫外納米壓印用光刻膠組合物及其制備與應用。該光刻膠可用于紫外納米壓印，含有可降低光聚合過程中的體積收縮及賦予聚合物降解特性的可光聚合二硫化合物，第二可光聚合單體及光引發劑，本發明的光刻膠組合物中的可光聚合二硫化合物可以顯著降低光刻膠在紫外納米壓印過程中因光聚合造成的體積收縮，提供優異的紫外納米壓印圖形質量；且紫外光固化后可以在還原性條件下降解，便于壓印模板的清洗；此外該光刻膠粘度低，便于壓印工藝操作，形成的聚合物膜具有良好的物理力學性能。

技術領域

本發明涉及一種紫外納米壓印用光刻膠組合物及其制備與應用，屬于高分子化學材料技術領域。

背景技術

納米壓印技術是1995年由周郁教授首先提出的，這種技術是一種在光刻膠的輔助下，通過機械轉移的手段，將模板上的微納結構轉移到代加工材料上的技術。與傳統光刻技術相比，該技術有著廉價、生產效率高和分辨率高的特點，也因此有巨大的發展前景。根據材料和壓印工藝的不同，納米壓印可分為熱壓印(HEL)和紫外納米壓印(UV-NIL)。其中，在紫外納米壓印技術中，首先將低粘度的可紫外光固化預聚物組成的納米壓印膠涂覆在基片上，然后在一定的壓力下，讓模板與紫外固化材料接觸，之后光固化預聚物通過毛細作用使得其充滿模板的納米結構，最后在紫外光下快速固化。由于整個工藝過程無需加熱和高壓，可在室溫和低壓下迅速完成，因此紫外納米壓印技術近年倍受人們青睞，其工業化發展前景令人矚目。然而，紫外光固化技術同樣存在著一定的缺陷。首先，由于固化方式為紫外光固化，該過程不可避免的會產生體積收縮，從而造成納米壓印過程中的圖形缺陷；其次，在脫模過程中，難免會有殘膠存于模板上，而這些殘留固化聚合物極易破壞模板結構及降低復制圖形的精密度，并會縮短昂貴模板的使用壽命，因此，開發具有低體積收縮和易于脫模的紫外光納米壓印用光刻膠具有重要的理論意義和應用價值。

發明內容

本發明提供一種紫外納米壓印用光刻膠組合物及其制備與應用；該光刻膠組合物具有低體積收縮、可降解、易脫模性能。本發明通過廣泛而深入地探究，將可光聚合二硫化合物與其他可光聚合活性單體復配制備了一系列紫外納米壓用印光刻膠組合物。

為了實現以上目的，本發明采用以下技術方案：

本發明一方面提供一種紫外納米壓印用光刻膠組合物，該光刻膠組合物包括可光聚合二硫化合物、第二可光聚合單體和光引發劑；

所述可光聚合二硫化合物的結構式如式a所示：

其中R₁和R₂相同或相異，為-CH₂-、

當R₁和R₂為-CH₂-時，n₁和n₂獨立地取自1～10；當R₁和R₂為時，n₁與n₂同時為1。

本發明中所述第二可光聚合單體指該光刻膠組合物中除了包括可光聚合二硫化合物以外的其他可光聚合單體。

優選地，所述第二可光聚合單體選自丙烯酸酯類單體和甲基丙烯酸酯類單體的一種或兩種以上的組合；所述甲基丙烯酸酯類單體選自單官能團、雙官能團或多官能團甲基丙烯酸酯單體中的一種或兩種以上的組合；所述丙烯酸酯類單體選自單官能團、雙官能團或多官能團甲基丙烯酸酯單體中的一種或兩種以上的組合。

本發明中所述第二可光聚合單體作為硬單體，可為聚合物膜提供較高的模量和硬度，以滿足納米壓印的需求。

優選地，所述第二可光聚合單體為甲基丙烯酸酯和丙烯酸異冰片酯的組合，甲基丙烯酸酯和丙烯酸異冰片酯的質量比為9:1-1:9；本發明在研發過程中發現，甲基丙烯酸酯的含量過高時，得到的聚合物過脆，而丙烯酸異冰片酯的含量過高時，則聚合物不易降解。更優選地，所述甲基丙烯酸酯和丙烯酸異冰片酯的質量比為7:3。