一种彩色滤光片用色浆的制作方法

本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种彩色滤光片用色浆。

背景技术：

光刻胶是光刻工艺的核心，是pcb印刷电路板、lcd液晶显示和半导体等各应用行业的上游材料，在电路板、液晶显示和半导体行业中有着广泛的应用。

有机颜料除了被广泛用于油墨、涂料、塑料着色等领域外，近来也被大量使用于彩色滤光片、喷墨用油墨等领域，所以有机颜料更被严格地要求需具备高透明性、高对比度、良好分散性等性质，普通颜料很难满足需求。

彩色滤光片用色浆（光刻胶用色浆）是光刻胶的重要材料之一，目前彩色滤光片用色浆在国内的研发基本仍处于空白状态，因此面对巨大的需求缺口，对于彩色滤光片用色浆的开发则是亟需研发的方向。

技术实现要素：

本发明是为了克服现有技术中色浆的无法满足彩色滤光片用色浆所需的高透明性、高对比度、良好分散性等性质要求的缺陷，提供了一种彩色滤光片用色浆。

为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种彩色滤光片用色浆，按照重量份数计包括有机溶剂50~65份、纳米颜料粉15~25份、超支化颜料分散剂5~15份、分散增效剂1~5份、多巴胺3~8份、流变改性剂1~5份、ph调节剂1~5份以及功能性添加剂0~3份；

其中纳米颜料粉的粒径为5~30nm。

本发明中的彩色滤光片用色浆通过采用粒径为5~30nm的纳米颜料粉，其能够有效提高色浆的透明性。此外，本发明中的颜料分散剂为超支化颜料分散剂，其具有超支化结构，因此能够使得小分子结构的色粉分能够扩散至其内部的空隙中，配合分散增效剂的使用能够使得分散效果更加均匀，同时也能使得色浆的贮存稳定性大大提升，不会在储存过程中出现分层、结块以及沉降的现象。

本发明还在色浆加入了一定量的多巴胺，其能够包覆在纳米颜料粉表面，从而对颜料粉进行表面改性，从而降低了纳米颜料粉的混合难度，并且防止了纳米颜料粉的团聚。

此外，由于本发明中的分散剂拥有超支化的结构，因此其相较于线性以及交联聚合物而言其粘度较低，在使用过程中具有良好的消泡抑泡的效果，防止在配制光刻胶时产生大量的气泡。

作为优选，所述纳米颜料粉经过超细微化表面改性处理，其步骤如下：将纳米颜料粉、多巴胺以及弱碱性水溶液加入到高压反应釜中，然后向高压反应釜中通入超临界co2，混合溶解一定时间后，经过恒温喷嘴在大气环境中喷出，得到经过超细微化表面改性处理的纳米颜料粉。

本发明中的纳米颜料粉经过超细微化表面改性处理，其基本原理基于超临界溶液快速膨胀技术，其能够将纳米颜料粉、多巴胺以及弱碱性水溶液溶于超临界二氧化碳中，形成均匀溶液，当该溶液通过喷嘴喷出时会产生强烈的扰动和巨大的过饱和度，从而形成包覆有多巴胺的纳米颜料粉，多巴胺在碱性状态下接触空气时能够在纳米颜料粉表面形成聚多巴胺，使得纳米颜料粉与支化颜料分散剂之间的相容性更加优异，从而便于颜料粉的分散。

作为优选，所述高压反应釜中的压力为15~30mpa，反应釜内温度为65~85℃，混合溶解2~5h，恒温喷嘴的直径小于0.5mm，长度小于10mm，恒温喷嘴温度为65~75℃。

进一步优选，所述弱碱性水的ph值为8.0~9.5，其质量与纳米颜料粉的质量相同。

作为优选，所述超支化颜料分散剂的制备方法如下：

（s.1）按照摩尔比1：（3~3.6）将甲基氢环三硅氧烷以及乙烯基三甲氧基硅烷加入到含有有机溶剂的反应釜中，混合均匀后加入催化剂量的铂催化剂，升温至75~90℃之间，反应1~5h，蒸除溶剂得到有机硅核心a，其反应式如下式（1）所示：

式（1）

（s.2）按照摩尔比1：（9~13）将有机硅核心a以及二甲基氯硅烷加入到含有有机溶剂的反应釜中，混合均匀后加入催化剂量的氯化铁，40~60℃下反应5~8h，得到端基为硅氢结构的有机硅核心b，其反应式如下式（2）所示：

式（2）

（s.3）按照摩尔比1：（9~13）将有机硅核心b以及2-丁烯-1,4-二醇加入到含有有机溶剂的反应釜中，混合均匀后加入催化剂量的铂催化剂，在75~90℃之间反应3~5h，再次发生硅氢加成反应，得到有机硅多元醇，其反应式如下式（3）所示：

式（3）

（s.4）将得到的有机硅多元醇加入到含有有机溶剂的反应釜中，在-10~0℃下并向其中滴加有机硅多元醇摩尔量5~9倍的氯磺酸，升温至65~75℃搅拌3~6h后，减压蒸馏除去低沸物，然后向反应釜中加入碱液中和，蒸发水分得到超支化颜料分散剂，其反应式如下式（4）所示：

式（4）。

本发明中所使用的分散剂采用多步构建的方式，依次从内至外依次形成有机硅核心、烷烃内层以及磺酸盐外层，因此其具有结构规整可控的优点，从而其性能能够始终保持一致，提升了色浆各批次之间的稳定性。

其中有机硅结构的内核能够使其具有极低的表面张力，从而能够破坏泡沫的产生条件，同时，有机硅结构的耐高低温效果较好，因此本发明中的这种色浆不仅在常温下具有良好的贮存，还具有良好的热贮存以及冻融稳定性。磺酸盐结构的端基由于其能够与纳米颜料粉中的基团进行相互吸引，从而能够提高与颜料粉的亲和性，使得颜料粉更容易分散，防止团聚沉降。

作为优选，所述分散增效剂的化学式如下式（5）所示：

式（5）。

作为优选，所述流变改性剂为氢化蓖麻油、气相二氧化硅、羟乙基纤维素、hase增稠剂中的一种。

作为优选，所述ph调节剂为聚乙烯亚胺、三乙醇胺、硼砂、碳酸钠、碳酸氢钠、尿素中的一种。

作为优选，所述色粉为一种或多种有机或无机粉体着色剂，所述纳米颜料粉包括单偶氮、双偶氮、缩合偶氮、酞菁蓝、酞菁绿、杂环及稠环酮类颜料中的一种或几种。

其中：绿色颜料包括酞菁类颜料、偶氮类颜料或杂环类颜料；黄色颜料包括偶氮型颜料、偶氮缩合型颜料和杂环类颜料；红色颜料选自如pr224、pr254、pr264、pr122、pr123、pr177、pr179、pr190等；蓝色颜料选自如pb1、pb2、pb15、pb15:3、pb15:4、pb15:6、pb16、pb22、pb60等。

作为优选，所述功能性添加剂为杀菌剂、消泡剂、抗氧化剂、流平剂、润滑剂、光稳定剂、抗静电剂中的一种或多种的组合物。

因此，本发明中彩色滤光片用色浆具有以下有益效果：

（1）本发明中的纳米颜料具有极小的粒径，其能够有效提高色浆的透明性；

（2）本发明中的超支化颜料分散剂，能够使得小分子结构的色粉分能够扩散至其内部的空隙中，配合分散增效剂的使用能够使得分散效果更加均匀；

（3）色浆的贮存稳定性大大提升，不会在储存过程中出现分层、结块以及沉降的现象。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

其中实施例中所述分散增效剂的化学式如下式（5）所示：

式（5）。

该分散增效剂的制备方法如下：

其中的环硼硅氧烷核心的制备方法可以参照申请号为cn201510873071.7中所述的方法进行制备，具体如下：

（1）环硼硅氧烷核心的制备：三颈反应瓶配备电磁搅拌、恒压滴液漏斗、三通阀，在20℃氮气保护下，将0.03mol苯硼酸溶解于50ml四氢呋喃，放入恒压滴液漏斗中，三颈反应瓶中放入0.15mol甲基氢二氯硅烷，在30分钟内将苯硼酸滴加完成，滴加完后继续反应5h，然后在氮气保护下，先将氧化锌0.3mol和500ml乙酸乙酯加入反应瓶中搅拌成悬浮液，再将前一步反应完后的溶液转移至恒压滴液漏斗，在30分钟内滴加到悬浮液中，加完后继续反应12h；滤去不溶的锌盐，滤液水洗100ml×2次后再以蒸馏水洗100ml×2次；以无水硫酸钠干燥后过滤，蒸除乙酸乙酯和四氢呋喃后得到混合环硼硅氧烷，经过蒸馏之后得到(phbo)(mehsio)3；

（2）三颈反应瓶配备电磁搅拌、恒压滴液漏斗、三通阀，在45℃氮气保护下，取0.1mol(phbo)(mehsio)3以及10mg三五氟苯硼烷溶解在50ml甲苯中，放入三颈反应瓶，然后向恒压滴液漏斗中加入0.3mol1-(2-羟乙基)咪唑以及20ml甲苯的混合液中，滴加完后继续反应1h，蒸除溶剂后得到式（5）所示化合物。

实施例1

一种彩色滤光片用色浆，按照重量份数计包括有机溶剂（丙二醇甲醚醋酸酯）50~65份、纳米颜料粉（双偶氮染料-直接大红4b）15份、超支化颜料分散剂5份、分散增效剂5份、多巴胺3份、流变改性剂（氢化蓖麻油）1~5份、ph调节剂（聚乙烯亚胺）1~5份。

其中纳米颜料粉的粒径在5~30nm之间，且其进过超细微化表面改性处理，其具体步骤如下：按照上述配方称取纳米颜料粉、多巴胺以及与纳米颜料粉等质量ph值为8.0的弱碱性水溶液，将其三者加入到高压反应釜中，然后向高压反应釜中通入超临界co2，并保持高压反应釜中的压力为15mpa，温度为65℃，混合溶解2h后，经过直径0.3mm，长度5mm的恒温喷嘴在大气环境中喷出，恒温喷嘴温度为65℃，得到经过超细微化表面改性处理的纳米颜料粉。

超支化颜料分散剂的制备方法如下：

（s.1）按照摩尔比1：3将甲基氢环三硅氧烷以及乙烯基三甲氧基硅烷加入到含有甲苯的反应釜中，混合均匀后加入催化剂量的铂催化剂，升温至75℃之间，反应1h，蒸除溶剂得到有机硅核心a；

（s.2）按照摩尔比1：9将有机硅核心a以及二甲基氯硅烷加入到含有四氢呋喃的反应釜中，混合均匀后加入催化剂量的氯化铁，40℃下反应5h，得到端基为硅氢结构的有机硅核心b；

（s.3）按照摩尔比1：9将有机硅核心b以及2-丁烯-1,4-二醇加入到含有甲苯的反应釜中，混合均匀后加入催化剂量的铂催化剂，在75℃之间反应3h，再次发生硅氢加成反应，得到有机硅多元醇；

（s.4）将得到的有机硅多元醇加入到含有二氯甲烷的反应釜中，在-10℃下并向其中滴加有机硅多元醇摩尔量5倍的氯磺酸，滴加完成后继续搅拌3h后，减压蒸馏除去低沸物，然后向反应釜中加入碱液中和，蒸发水分得到超支化颜料分散剂。

实施例2

一种彩色滤光片用色浆，按照重量份数计包括有机溶剂（二丙二醇甲醚）65份、纳米颜料粉（缩合偶氮颜料-颜料红214）25份、超支化颜料分散剂15份、分散增效剂1份、多巴胺8份、流变改性剂（羟乙基纤维素）5份、ph调节剂（三乙醇胺）1~5份以及杀菌剂3份。

其中纳米颜料粉的粒径为5~30nm，且其进过超细微化表面改性处理，其具体步骤如下：按照上述配方称取纳米颜料粉、多巴胺以及与纳米颜料粉等质量ph值为9.5的弱碱性水溶液，将其三者加入到高压反应釜中，然后向高压反应釜中通入超临界co2，并保持高压反应釜中的压力为30mpa，温度为85℃，混合溶解5h后，经过直径为0.4mm，长度为8mm的恒温喷嘴在大气环境中喷出，恒温喷嘴温度为75℃，得到经过超细微化表面改性处理的纳米颜料粉。

超支化颜料分散剂的制备方法如下：

（s.1）按照摩尔比1：3.6将甲基氢环三硅氧烷以及乙烯基三甲氧基硅烷加入到含有甲苯的反应釜中，混合均匀后加入催化剂量的铂催化剂，升温至90℃之间，反应5h，蒸除溶剂得到有机硅核心a；

（s.2）按照摩尔比1：13将有机硅核心a以及二甲基氯硅烷加入到含有四氢呋喃的反应釜中，混合均匀后加入催化剂量的氯化铁，60℃下反应8h，得到端基为硅氢结构的有机硅核心b；

（s.3）按照摩尔比1：13将有机硅核心b以及2-丁烯-1,4-二醇加入到含有甲苯的反应釜中，混合均匀后加入催化剂量的铂催化剂，在90℃之间反应5h，再次发生硅氢加成反应，得到有机硅多元醇；

（s.4）将得到的有机硅多元醇加入到含有二氯甲烷的反应釜中，在0℃下并向其中滴加有机硅多元醇摩尔量9倍的氯磺酸，升温75℃搅拌6h后，减压蒸馏除去低沸物，然后向反应釜中加入碱液中和，蒸发水分得到超支化颜料分散剂。

实施例3

一种彩色滤光片用色浆，按照重量份数计包括有机溶剂（丙二醇甲醚醋酸酯）55份、纳米颜料粉（pb1）20份、超支化颜料分散剂10份、分散增效剂3份、多巴胺5份、流变改性剂（hase增稠剂）3份、ph调节剂（尿素）3份以及抗氧化剂2份。

其中纳米颜料粉的粒径为5~30nm，且其进过超细微化表面改性处理，其具体步骤如下：按照上述配方称取纳米颜料粉、多巴胺以及与纳米颜料粉等质量ph值为8.5的弱碱性水溶液，将其三者加入到高压反应釜中，然后向高压反应釜中通入超临界co2，并保持高压反应釜中的压力为25mpa，温度为75℃，混合溶解4h后，经过直径为0.4mm，长度为8mm的恒温喷嘴在大气环境中喷出，恒温喷嘴温度为70℃，得到经过超细微化表面改性处理的纳米颜料粉。

超支化颜料分散剂的制备方法如下：

（s.1）按照摩尔比1：3.5将甲基氢环三硅氧烷以及乙烯基三甲氧基硅烷加入到含有有机溶剂的反应釜中，混合均匀后加入催化剂量的铂催化剂，升温至85℃之间，反应3h，蒸除溶剂得到有机硅核心a；

（s.2）按照摩尔比1：10将有机硅核心a以及二甲基氯硅烷加入到含有有机溶剂的反应釜中，混合均匀后加入催化剂量的氯化铁，50℃下反应7h，得到端基为硅氢结构的有机硅核心b；

（s.3）按照摩尔比1：10将有机硅核心b以及2-丁烯-1,4-二醇加入到含有有机溶剂的反应釜中，混合均匀后加入催化剂量的铂催化剂，在85℃之间反应4h，再次发生硅氢加成反应，得到有机硅多元醇；

（s.4）将得到的有机硅多元醇加入到含有有机溶剂的反应釜中，在-5℃下并向其中滴加有机硅多元醇摩尔量6倍的氯磺酸，升温至70℃搅拌5h后，减压蒸馏除去低沸物，然后向反应釜中加入碱液中和，蒸发水分得到超支化颜料分散剂。

实施例4

一种彩色滤光片用色浆，按照重量份数计包括有机溶剂（丙二醇甲醚醋酸酯）50~65份、纳米颜料粉（酞菁绿）18份、超支化颜料分散剂8份、分散增效剂2份、多巴胺5份、流变改性剂（羟乙基纤维素）1~5份、ph调节剂（硼砂）2份以及光稳定剂1份。

其中纳米颜料粉的粒径为5~30nm，且其进过超细微化表面改性处理，其具体步骤如下：按照上述配方称取纳米颜料粉、多巴胺以及与纳米颜料粉等质量ph值为8.8的弱碱性水溶液，将其三者加入到高压反应釜中，然后向高压反应釜中通入超临界co2，并保持高压反应釜中的压力为18mpa，温度为70℃，混合溶解2.5h后，经过直径为0.4mm，长度为8mm的恒温喷嘴在大气环境中喷出，恒温喷嘴温度为70℃，得到经过超细微化表面改性处理的纳米颜料粉。

超支化颜料分散剂的制备方法如下：

（s.1）按照摩尔比1：（3~3.6）将甲基氢环三硅氧烷以及乙烯基三甲氧基硅烷加入到含有甲苯的反应釜中，混合均匀后加入催化剂量的铂催化剂，升温至78℃之间，反应1.5h，蒸除溶剂得到有机硅核心a；

（s.2）按照摩尔比1：10.5将有机硅核心a以及二甲基氯硅烷加入到含有四氢呋喃的反应釜中，混合均匀后加入催化剂量的氯化铁，45℃下反应6h，得到端基为硅氢结构的有机硅核心b；

（s.3）按照摩尔比1：11将有机硅核心b以及2-丁烯-1,4-二醇加入到含有甲苯的反应釜中，混合均匀后加入催化剂量的铂催化剂，在78℃之间反应3.5h，再次发生硅氢加成反应，得到有机硅多元醇；

（s.4）将得到的有机硅多元醇加入到含有二氯甲烷的反应釜中，在-2℃下并向其中滴加有机硅多元醇摩尔量5.5倍的氯磺酸，升温至70℃搅拌4h后，减压蒸馏除去低沸物，然后向反应釜中加入碱液中和，蒸发水分得到超支化颜料分散剂。

实施例5

一种彩色滤光片用色浆，按照重量份数计包括有机溶剂（丙二醇甲醚醋酸酯）60份、纳米颜料粉（pb15:4）24份、超支化颜料分散剂12份、分散增效剂4份、多巴胺5份、流变改性剂（羟乙基纤维素）4份、ph调节剂（聚乙烯亚胺）4份以及功能性添加剂（抗静电剂）2份。

其中纳米颜料粉的粒径为5~30nm，且其进过超细微化表面改性处理，其具体步骤如下：按照上述配方称取纳米颜料粉、多巴胺以及与纳米颜料粉等质量ph值为9.0的弱碱性水溶液，将其三者加入到高压反应釜中，然后向高压反应釜中通入超临界co2，并保持高压反应釜中的压力为25mpa，温度为80℃，混合溶解4h后，经过直径为0.4mm，长度为8mm的恒温喷嘴在大气环境中喷出，恒温喷嘴温度为70℃，得到经过超细微化表面改性处理的纳米颜料粉。

超支化颜料分散剂的制备方法如下：

（s.1）按照摩尔比1：3.5将甲基氢环三硅氧烷以及乙烯基三甲氧基硅烷加入到含有甲苯的反应釜中，混合均匀后加入催化剂量的铂催化剂，升温至88℃之间，反应4h，蒸除溶剂得到有机硅核心a；

（s.2）按照摩尔比1：12将有机硅核心a以及二甲基氯硅烷加入到含有四氢呋喃的反应釜中，混合均匀后加入催化剂量的氯化铁，55℃下反应7h，得到端基为硅氢结构的有机硅核心b；

（s.3）按照摩尔比1：12将有机硅核心b以及2-丁烯-1,4-二醇加入到含有甲苯的反应釜中，混合均匀后加入催化剂量的铂催化剂，在80℃之间反应4h，再次发生硅氢加成反应，得到有机硅多元醇；

（s.4）将得到的有机硅多元醇加入到含有二氯甲烷的反应釜中，在-5℃下并向其中滴加有机硅多元醇摩尔量8倍的氯磺酸，升温至70℃搅拌5h后，减压蒸馏除去低沸物，然后向反应釜中加入碱液中和，蒸发水分得到超支化颜料分散剂。

将本发明中制备得到的色浆进行贮存稳定性测试，其测试方法按照gb/t9756-2009《合成树脂乳液内墙涂料》标准进行测试。

测试结果如下表1所示：

表1

从上表中数据可知本发明中的彩色滤光片用色浆其具有良好的贮存稳定性，其能够在常温以及高低温条件下进行稳定的储存，在经过储存之后的性质并未发生明显变化，从而使得各批次色浆之间的性能能够始终保持一致，色浆各批次之间的稳定性能够得到保障。