[发明专利]聚合物模具和由其制成的制品

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请涉及系列号为61/074,428(Rule等)的共同转让、共同待审的美国专利申请，该申请的标题为“Molded Microstructured Articles”(模制的微结构化制品)，与本申请同日提交。

技术领域

本申请涉及聚合物模具，特别是涉及由环烯烃聚合物制成的聚合物模具。聚合物模具可用于制造具有微结构化特征(feature)的模制品。

背景技术

聚合物模具通常由硅橡胶和聚氨酯橡胶制成。硅橡胶往往具有高氧溶解度，这可能会不合需要地导致用于由硅橡胶模具制造模制品的自由基固化反应的抑制。如果通过在硅橡胶模具中固化硅树脂材料来制备模制品，则两种硅物质之间的粘附力有可能导致模制品脱模困难。另外，硅树脂材料的固化通常需要数小时，因此由单个母工具制造多个聚合物模具可能是非常耗时的。基于聚氨酯的模具的一个特别的缺点是模制品的脱模往往相对困难，特别是当没有使用脱模剂时。

包含小于几毫米的特征的微结构化模具被用于复制过程中以形成能够执行特定功能的微结构化模制品。微结构化模制品可直接由微结构化模具制成，而微结构化模具又由微结构化工具形成。微结构化模制品用于多种应用之中，包括光学应用，它们在其中作为棱镜、透镜、光导等。在这种应用中往往关键的是，这些微结构化模具不含缺陷，否则可能会生产出不合需要的人工光学制品。

发明内容

本文中公开的是可用于制造模制品的聚合物模具。该聚合物模具可以包含通过具有两个或更多个反应性双键的多环单体和/或包含一个反应性双键的环状单体的开环易位聚合(ROMP)形成的聚合物。该聚合物模具还可以包含通过具有两个或更多个反应性双键的多环单体和具有反应性双键的氟化环状单体的开环易位聚合形成的聚合物。该聚合物模具可以是结构化模具，这在于它们包括至少一个尺寸小于约2mm或小于约500μm的微结构化特征。该聚合物模具也可以包括许多这种微结构化特征。

本文还公开了制造聚合物模具的方法，包括：提供母模；提供单体组合物，所述单体组合物包含：具有两个或更多个反应性双键的多环单体和/或具有反应性双键的环状单体；使母模的表面与单体组合物接触；使单体组合物聚合以形成包含聚合物的聚合物模具；以及从母模中分离聚合物模具。环状单体可以是氟化的。

该聚合物模具可用于通过以下方式形成模制品：提供聚合物模具，所述聚合物模具包含通过以下物质的开环易位聚合形成的聚合物：具有两个或更多个反应性双键的多环单体和/或具有反应性双键的环状单体；提供液体组合物；使聚合物模具的表面与液体组合物接触；使液体组合物成形为模制品；以及从聚合物模具中分离模制品。环状单体可以是氟化的。液体组合物可以是由一种或多种单体组成的、热和/或辐射可固化的组合物，或者可以是冷却时固化的熔融材料。

根据上述方法制备的模制品可以是结构化制品，这在于它们包括至少一个尺寸小于约2mm或小于约500μm的微结构化特征。该模制品也可以包括许多这种微结构化特征。模制品的例子包括光导、增亮膜、逆反射膜或微流体装置。模制品的另一例子包含许多研磨复合材料，每个研磨复合材料包含分散在粘结剂中的许多磨粒。模制品的又一例子包含许多杆状物，当干燥时，每个杆状物提供至少约0.6的静摩擦系数。

本发明的这些及其他方面在以下“具体实施方式”中描述。在任何情况下，上述发明内容都不应理解为对要求保护的主题的限制，该主题仅受本文给出的权利要求的限定。

附图说明

图1显示制造本文中公开的聚合物模具的示例性工艺流程图。

具体实施方式

本文中公开的聚合物模具以及模具的制造方法可提供许多优点。聚合物模具可具有良好的物理强度和韧性，使得能够多次循环地从模具中干净地取出模制品而不会损坏模具。用于制造聚合物模具的母模的表面复制与涉及其他类型的化学的复制相比可相对更有效，这可减少由于等待聚合物模具固化所造成的时间损失。此外，聚合物模具显示出极小的抑制用于从模具制造制品或部件的单体的自由基聚合的倾向(如果有任何这种倾向的话)，这也可减少制造制品所需的时间。因此，聚合物模具以及制造模具的方法可使得能够进行快速生产过程如连续浇注和固化。利用ROMP制造微图案化或微结构化的模具，可使得能够进行适用于(例如)电子应用的模制品的纳米加工。