[发明专利]一种富含硼酸酯和羟基的氟聚合物的合成方法

说明书

本发明属于聚合物合成技术领域，具体为一种富含硼酸酯和羟基的氟聚合物的合成方法。本发明采用加热或光照的自由基聚合方法，以2‑(三氟甲基)烯基硼酸酯、烯基醚、烯基酯和烯基酰胺及其衍生物作为聚合单体，在热引发剂或光引发剂作用下，通过加热或光照的方式实现单体的共聚。实验结果表明本发明方法成功地进行了2‑(三氟甲基)烯基硼酸酯与烯基醚、烯基酯和烯基酰胺及其衍生物的共聚，通过改变共聚单体的投料比和调聚剂的添加量，得到一系列不同组分比例和不同分子量的新型硼酸酯官能化含氟聚合物，通过对聚合物的后修饰，可以得到富含羟基的氟聚合物。本发明方法具有操作简单、适用单体范围广、无金属、聚合反应速率快等优点。

技术领域

本发明属于聚合物合成技术领域，具体涉及一种富含硼酸酯和羟基的氟聚合物的合成方法。

背景技术

由于氟原子的高电负性和碳-氟键的强离解能，含氟聚合物表现出许多独特的优异性能，如高的热稳定性和耐化学性（对溶剂、酸和碱）、低的折射率、低的表面能和介电常数。官能化的含氟聚合物结合了氟碳化合物的固有优点和功能取代基的物理化学性质,在离子交换/传导、涂层材料、自愈合材料等领域有着广泛的应用。例如，在聚四氟乙烯的侧链引入亲水的磺酸基团，得到全氟磺酸聚合物（PFSA）。该聚合物既具有憎水的聚四氟乙烯骨架，又含有亲水的磺酸基侧链，这种独特的结构赋予其出色的力学性能、优异的稳定性及较高的质子传导率，使其成功应用于燃料电池、储能电池和水处理等多种领域。杜邦公司通过将2，2-双(三氟甲基)-4，5-二氟-1，3-二氧杂环戊烯与四氟乙烯共聚，得到一种全氟无定形聚合物TeflonAF，这种无定形聚合物具有高光学透明度和极低的折射指数，可用作光学镜头和防护涂层。然而，强的碳-氟键限制了含氟聚合物通过取代氟原子进行后修饰改性，直接实现含氟聚合物的官能化比较困难，因此，开发具有官能化的含氟聚合物的合成方法至关重要。

在官能化的含氟聚合物中，羟基官能化的氟聚合物是特殊的一类，如偕三氟甲基/羟基氟聚合物在光刻胶领域具有重要的应用（专利号：US20060036005A1）。目前在半导体光刻技术中常用的波长是365nm和248nm，但许多有机官能团在157nm处的高吸光度，使得很难开发出既可溶于碱性显影液，又在波长157nm处具有低吸光度的有机聚合物，从而阻碍了光刻技术的发展。偕三氟甲基/羟基氟聚合物既具有含氟聚合物的低吸光度特性，又含有酸性的羟基官能团，使其能够很好的应用于157nm的光刻胶中（专利号：WO2001063362A2）。目前偕三氟甲基/羟基氟聚合物只能通过2-（三氟甲基）醋酸乙烯酯与醋酸乙烯酯共聚物的水解得到（期刊号：Journal of Photopolymer Science and Technology,2000, 13, 451-458），由于2-（三氟甲基）醋酸乙烯酯与醋酸乙烯酯具有较强的交替聚合倾向，共聚物中2-（三氟甲基）醋酸乙烯酯的摩尔分数不超过0.5（期刊号：Macromolecules, 2012, 45,9674-9681），因此开发新的合成方法，合成出较高摩尔分数的偕三氟甲基/羟基氟聚合物，具有重要的价值。