[发明专利]一种异氰酸酯类聚合物的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种异氰酸酯类聚合物的制备方法，异氰酸酯类聚合物为聚丙烯酸异氰基乙酯类聚合物或类似聚合物，采用引发式化学气相沉积方法沉积聚丙烯酸异氰基乙酯类聚合物，在反应腔中，通入引发剂和单体，设置反应腔内的压强到达预定的值，加热，使反应腔内和基底材料的基底温度达到各自预定的温度，在腔体内部的引发剂气体分子会因高温发生裂解产生初级自由基，初级自由基与吸附在样品表面的单体进行原位聚合形成高分子薄膜；对该薄膜进行进一步的退火工艺。将制得聚丙烯酸异氰基乙酯类聚合物应用于于微电子器件，生物医学，生物芯片，微流体器件、薄膜、织物等领域作粘结剂或交联剂使用，具有优异的膜基结合力。

技术领域

本发明涉及一种异氰酸酯类聚合物的制备及应用，尤其涉及一种丙烯酸酯类异氰酸酯基聚合物的气相制备法及其应用。

背景技术

薄膜材料作为一种超薄的材料，厚度通常在几十个纳米到几个微米之间，因其超薄性与多功能性能够广泛应用在表面改性，微电子器件，生物医学，生物芯片，微流体器件、织物等领域。在应用过程中，膜基结合力在薄膜材料的应用过程中至关重要，如果膜基结合力差、膜强度差会成为其耐持久性使用的阻碍。

多异氰酸酯（CN103387648A，CN1399148A, CN1488660）作为工业上常用的一种粘结剂与固化剂，主要是因为异氰酸酯是非常活泼的官能团能够与许多常见的官能团反应，如-NH2、–OH 、–COOH 、-NH- 等含有活泼氢的官能团。但是这种粘结剂在使用的时候需要人工涂敷，这样操作繁琐不可控因素多，因此不适用在微电子器件、生物芯片等复杂敏感的基底材料上使用。如果能将异氰酸酯基在这些复杂基底的表面进行原位聚合，利用异氰酸酯与基底材料表面的活泼官能团反应，另一端能够与其他单体共聚合，这样既能提高膜基结合力又能实现表面多功能化。

引发式化学气相沉积作为一种新型的薄膜材料的制备方法，具有原位生长、干式镀膜、共形成积、条件可控的优点，即使在具有微纳米结构的表面也能够均匀镀膜。因此如果能采用引发式化学气相沉积的方法制备异氰酸酯类聚合物，一方面能够提高薄膜与基底间的膜基结合力与多功能化，另一方面又能兼顾气相镀膜的优势。

针对以上的不足，本发明提出引发式化学气相沉积制备丙烯酸酯异氰酸酯类聚合物，可作为交联剂和粘结剂使用。

发明内容

针对以上现有技术中的问题，本发明拟提供一种异氰酸酯类聚合物的气相制备方法，且此种方法制备的异氰酸酯类聚合物与基底具有良好的结合力，可同时作为交联剂和粘结剂使用提高薄膜的膜基结合力。

为实现上述发明目的，本发明采用技术方案如下：

本发明提供了一种异氰酸酯类聚合物的制备方法，其中所述异氰酸酯类聚合物为聚丙烯酸异氰基乙酯类聚合物，所述制备方法为采用引发式化学气相沉积方法沉积聚丙烯酸异氰基乙酯类聚合物薄膜，具体步骤如下：

将待沉积的基底材料放置在腔体内，反应腔内抽成真空状态。将已经加热到预定温度的前躯体以气体的形式按照一定的比率通入到反应腔体内，前躯体包括用于引发聚合的引发剂和单体，其中每一种前躯体的流量和比率可以通过针阀来控制。前躯体通过进气管道进入反应腔内，设置反应腔内的压强到达预定的值，既控制每一种反应气体在腔体里面的总量防止气体出现饱和冷凝在腔体内部。开始加热，使反应腔内和基底材料的基底温度达到预定的温度，在腔体内部的引发剂气体分子会因高温发生裂解产生初级自由基，初级自由基与吸附在样品表面的单体进行原位聚合形成高分子薄膜。反应终止可以通过还原腔体的真空状态和降低热丝的腔体温度来实现。

其中本发明中待沉积的基底材料优选为表面含有如-NH2、–OH 、–COOH 、-NH- 等含有活泼氢的官能团的基底材料；因为异氰酸酯是非常活泼的官能团，它能够与这些常见的官能团反应，这些基底表面的官能团在聚合物形成过程中与异氰酸酯基反应，能够通过界面化学反应实现薄膜的表面接枝，达到增强薄膜与基底的结合力,同时通过交联，增强制备的聚合物薄膜的致密性。