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CN113461851B - 一种聚合物的应用及包含该聚合物的光刻胶 - Google Patents

一种聚合物的应用及包含该聚合物的光刻胶 Download PDF

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CN113461851B
CN113461851B CN202110653466.1A CN202110653466A CN113461851B CN 113461851 B CN113461851 B CN 113461851B CN 202110653466 A CN202110653466 A CN 202110653466A CN 113461851 B CN113461851 B CN 113461851B
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polymer
pdda
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degradation
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田斯丹
乐强
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Huazhong University of Science and Technology
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Huazhong University of Science and Technology
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Abstract

本发明涉及一种聚合物的应用及包含该聚合物的光刻胶,属于环境友好材料领域。该聚合物作为可降解材料的应用,该聚合物含有若干个重复单元,所述重复单元的结构式如式Ⅰ所示:
Figure DDA0003112777400000011
将该聚合物置于光照和氧存在条件下,使所述聚合物光氧化降解为寡聚物或者二元羧酸。本发明中的聚合物可大大降低聚合物的分子量,减小对环境的负担。

Description

一种聚合物的应用及包含该聚合物的光刻胶
技术领域
本发明涉及环境友好材料领域,更具体地,涉及一种聚合物的应用及包含该聚合物的光刻胶,尤其涉及一种可降解的聚合物的应用和包含所述聚合物的制品。
背景技术
高分子材料广泛应用于日常生活中。其中使用后的高分子材料的堆积对环境造成了污染,威胁人类生存健康。其中,以石油为原料合成的高分子塑料材料在自然环境下大都是惰性的,废弃后自然降解过程可能持续几个世纪。
目前,已经合成了一类生物可降解聚合物塑料。此类塑料可以在实验室或工业堆肥环境中被降解。但是此类塑料的回收和降解,需要经过收集、分类,到焚烧等各种过程,需要消耗大量的人力和物力成本。另一方面,回收环境恶劣、降解催化剂昂贵、回收再利用产品性能劣化均是制约其发展的因素。
事实上,目前的状况是,绝大部分的塑料仍然被废弃在地球上的各个角落,无法被回收回来。聚丁二炔,主链由C=C和C≡C键形成共轭结构,在光电子通讯,发光二极管,电子传感器等领域已有广泛的研究。如今互联网科技高速发展,电子产品更新换代迅速,废弃的电子器件中包含大量高分子共轭聚合物。可降解的共轭聚合物是非常少的,消费后共轭聚合物的降解和循环利用比商品塑料更具挑战性。
为了解决上述问题,本发明旨在提供一种特定结构聚丁二炔用于制备可降解材料的应用,在一定条件下可大大降低聚合物的分子量,减小对环境的负担。
发明内容
本发明解决了现有技术中高分子共轭聚合物难易降解,提供了一种特定结构聚丁二炔类共轭聚合物用于制备可降解材料的应用,在一定条件下可大大降低聚合物的分子量,减小对环境的负担。
根据本发明的第一方面,提供了一种聚合物作为可降解材料的应用,该聚合物含有若干个重复单元,所述重复单元的结构式如式Ⅰ所示:
Figure BDA0003112777380000021
优选地,将该聚合物置于光照和氧存在条件下,使所述聚合物光氧化降解为寡聚物和/或二元羧酸。
优选地,所述氧存在条件为氧气存在条件或者活性氧存在条件。
优选地,所述寡聚物的重均分子量小于5000,或者所述寡聚物的重均分子量为所述聚合物重均分子量的20%以下。
优选地,所述二元羧酸的分子式为HOOC-(CH2)n-COOH,其中n小于等于6,且n为正整数;
所述二元羧酸占降解产物的10wt%以上,优选为20wt%以上,更优选为40%以上。
优选地,所述光照为自然光、绿光或蓝光中的至少一种;
所述光氧化降解过程添加了光敏剂和/或所述光氧化降解过程在水存在条件下进行。
优选地,所述聚合物的重均分子量为1万-1000万。
按照本发明的另一方面,提供了一种聚合物用于制备免洗光刻胶的应用,该聚合物含有若干个重复单元,所述重复单元的结构式如式Ⅰ所示:
Figure BDA0003112777380000031
优选地,所述聚合物的重均分子量为1万-1000万。
按照本发明的另一方面,提供了一种免洗光刻胶,该免洗光刻胶含有聚合物,该聚合物含有若干个重复单元,所述重复单元的结构式如式Ⅰ所示:
Figure BDA0003112777380000032
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,主要具备以下的技术优点:
(1)本发明利用自然条件实现废弃共轭聚合物的降解避免了高成本的废弃物回收过程。
(2)本发明降解过程不需要额外的能源输入避免二次污染。
(3)本发明聚合物分子主链通过化学反应彻底断裂。
(4)本发明降解产物绿色环保,降解策略广泛适用于含有共轭不饱和主链结构的共轭聚合物分子。
(5)本发明中的聚合物作为光刻胶材料降解产物为小分子,可实现较大的理化性质差异。
(6)本发明降解产物易升华,可实现光刻胶干法显影。
附图说明
图1是实施例1中PDDA薄膜制备和降解的追踪:其中A是通过拓扑化学聚合合成PDDA的路线图,及溶液浇铸法制备的PDDA薄膜的照片。B是浸没在淡水或海水中的PDDA薄膜静置在户外,逐渐被自然光降解的照片。
图2是实施例1中PDDA固体分散液经800W LED白光照射不同时间后的琼脂糖凝胶电泳照片。
图3是实施例1中用“ImageJ 1.51J8”软件定量分析图2中电泳照片中的颜色信号强度,以显示PDDA的分子量(MW)随白光照射时间的变化。
图4是实施例2中PDDA微颗粒(MPs)在自然环境中完全降解的表征:其中A是PDDAMPs的去离子水分散液暴露在武汉市户外环境自然光中不同时间后的照片。B是沉积在滤纸上的PDDA薄膜覆盖掩膜后在环境自然光照射下发生光刻蚀所产生的正、负光刻照片图案。C是PDDA MPs的去离子水分散液吸收光谱随自然光照射时间延长的变化。C内置的插图是PDDA MPs的去离子水分散液在500nm处的吸光度(A500)随自然光照射时间延长的变化。D是PDDA MPs的去离子水分散液拉曼光谱随自然光照射时间延长的变化。D内置的插图是PDDAMPs的去离子水分散液在1522cm-1(I1522)和2121cm-1(I2121)处的相对拉曼强度随自然光照时间延长的变化。
图5是实施例3中对降解产物的表征:其中A是PDDA在自然环境光照中降解的粗产物、PDDA和琥珀酸(succinic acid)标准品的核磁共振氢谱。B是PDDA在自然环境光照中降解的粗产物、PDDA和琥珀酸标准品的核磁共振碳谱。C是PDDA在自然环境光照中降解的粗产物和琥珀酸标准品的高分辨质谱。D是PDDA在自然环境光照中降解的粗产物和琥珀酸标准品的高效液相色谱-质谱联用分析图。
图6是实施例4中PDDA自然光光氧化降解机理的表征:其中A是提出的主链聚二乙炔骨架C原子经13C标记后的PDDA(PDDA-13C)的降解机理示意图。B是PDDA-13C经自然光光氧化降解粗产物的液相色谱-质谱联用分析后:α-酮戊二酸-13C2(左图)和琥珀酸-13C(右图)的高效液相色谱;内插图分别是:α-酮戊二酸-13C2(左图)和琥珀酸-13C(右图)的高分辨质谱图(M-)。C是PDDA薄膜静置在氘代水中,分别暴露于黑暗和空气中5天后(air only)、或暴露于阳光和氮气中5天后(hνonly)、或暴露于阳光和空气中(air+hν)5天后的原位核磁共振氢谱图。D是PDDA-13C降解粗产物的LC-MS谱图也显示有一个尖锐的118.0215m/z峰,与预期的1个13C原子标记的的琥珀酸m/z信号(m/z 118.0227,13CC3H5O5 M-)相一致,证明PDDA光氧化降解过程经历了α-酮戊二酸脱羧成琥珀酸。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明中使用的原料来源按如下:氢氧化钠(NaOH)、盐酸(HCl)、氯化钠、醋酸、甲酸购自国药化学试剂有限公司。丙二酸、苹果酸、琥珀酸(succinic acid,SA)购自上海阿拉丁生化科技有限公司。α-酮戊二酸购自上海皓鸿生物医药科技有限公司。Fe3O4纳米颗粒购自上海易恩化学技术有限公司。氘化溶剂购自Cambridge Isotope Laboratories公司。色谱级乙腈购自Fisher公司。(三甲基硅基)乙炔-13C2购自Sigma-Aldrich(上海)贸易有限公司。4-戊炔-1-醇、亚甲基蓝(MB)和玫瑰红(RB)均购自安耐吉化学公司。其他试剂和溶剂均购自国药化学试剂有限公司,并按收货后使用。
本发明具有特定结构的聚丁二炔类共轭聚合物具有优异的可降解性能,不依赖于特定的微生物、酶、温度、pH等现有生物可降解材料通常所需的条件,在自然环境中,如海水或垃圾填埋场中,即能够发生快速降解,不会留下碎片或有害物质。
本发明提供一种聚合物作为可降解材料的应用,该聚合物含有若干个重复单元,所述重复单元的结构式如式Ⅰ所示:
Figure BDA0003112777380000061
本发明中的聚合物采用共晶支架进行拓扑化学聚合合成。
本发明聚合物主链双键和羧基之间的碳原子数为如图所示1-6,优选为1-4或1-3,最优选为2。
本发明聚合物的重均分子量为1W-1000W,优选1W-50W或1W-20W或1W-10W,更优选2W-8W或4W-7W。
式Ⅰ重复单元链段的重均分子量小于等于聚合物的重均分子量。式Ⅰ重复单元占所述聚合物的50wt%以上,优选70wt%,更优选90wt%。
式Ⅰ重复单元链段的重均分子量为1W-100W,优选1W-50W或1W-20W或1W-10W,更优选2W-8W或4W-7W。
本发明聚合物的降解过程包括在光存在条件下进行。所述光存在条件可以是自然光、绿光或蓝关,优选自然光。
本发明聚合物的降解过程包括在氧存在条件下进行。所述氧存在条件可以为空气,富集空气,或外加氧气,或纯氧。优选为空气或外加氧气,更优选为空气。
本发明聚合物的降解过程可以在外加光敏剂的条件下进行,也可以不外加光敏剂。所述光敏剂为本领域已知的常规光敏剂。
本发明聚合物的降解过程可以在水存在条件下进行。所述水存在条件包括纯水,自来水,自然环境中的淡水,或海水。
本发明聚合物的降解过程包括在一定温度条件下进行。所述一定温度条件为-40~100℃,优选为-40~50℃,0~40℃,或接近室温的20-30℃,更优选25℃左右。
由于聚合物中式Ⅰ重复单元链段在降解过程中聚合物主链断裂,聚合物降解后分子量大幅度降低,减小对环境和回收或处理材料的负担。降解过程时间经过0.1-60天,优选0.5-30天或1-15天,更优选2-10天,最优选3-6天。
降解后的聚合物质谱分子量在5000以下,或3000以下,优选2000以下,更优选1000以下。当聚合物的分子量降解到1000以下时,高分子基本完全消除,产物为全小分子,对环境实现零负担。
当具体应用场景中的聚合物分子量较大,如聚合物的重均分子量在10W,20W,或50W以上时,经过上述降解过程,可以大幅度减小聚合物的分子量,得到质谱分子量在聚合物的重均分子量的20%以下或10%以下,优选8%以下,更优选5%以下的降解产物。
聚合物的降解产物中包括二元羧酸:HOOC-(CH2)n-COOH,n的定义与前述聚合物主链双键和羧基之间的碳原子数相同。优选地,聚合物的降解产物中包括丁二酸。
所述降解产物中二元羧酸的含量在10wt%以上,优选20wt%以上,更优选40%以上。
由于聚合物良好的降解性能,可用于光学、电学、工程塑料等材料领域。可降解材料包括光刻胶或电子器件,电子器件如导电元件,LED,传感器等。
当作为光刻胶使用时,由聚合物形成的光刻胶层在光照和氧存在条件下进行图案刻蚀,刻蚀部分降解,免去清洗步骤,实质上为一种免洗光刻胶,避免了传统光刻胶采用溶剂清洗而带来的图案质量下降的问题。
本发明还提供一种光刻胶,包括前述聚合物和至少一种添加剂,所述添加剂在光刻过程后无需除去。添加剂的具体种类可以根据实际光刻过程的需要进行选择。
一些实施例中,该聚合物含有若干个重复单元,所述重复单元的结构式如式Ⅱ所示:
Figure BDA0003112777380000081
一些实施例中,式Ⅱ重复单元占所述聚合物的50wt%以上,优选70wt%,更优选90wt%。
一些实施例中,式Ⅱ重复单元链段降解得到质谱分子量在:3000以下,优选2000以下,更优选1000以下的降解产物。
一些实施例中,式Ⅱ重复单元链段降解得到质谱分子量在:聚合物的重均分子量的10%以下,优选8%以下,更优选5%以下的降解产物。
实施例1:PDDA薄膜的制备与在自然环境中完全降解
(1)聚合物PDDA的合成
PDDA是以单体deca-4,6-diynediic acid(DDA)为原料,以客体N,N'-bis(pyridin-4-ylmethyl)ethanediamide为共晶支架进行主客体拓扑化学聚合合成的(图1中的A)。
(2)PDDA薄膜的制备
通过溶液浇铸法制备PDDA薄膜:以去离子水,甲醇,乙醇或其它常用低沸点溶剂分散的PDDA沉淀在尼龙膜上,干燥后从尼龙膜上揭下。PDDA薄膜呈深红色,表现出高度π共轭的骨架特征(图1中的A)。PDDA薄膜在黑暗或氮气条件下保持性质稳定,保证了其作为功能材料的良好稳定性。
(3)PDDA在自然环境中完全降解
本实施例以“自然光,水,空气”三要素来模拟常见的自然环境,这里分别选取了淡水(标准去离子水)和海水(连云港附近黄海海水),在6-12月份的武汉市户外晴朗天气下的自然光和空气中进行实验。PDDA薄膜浸没在淡水或海水中,静置于户外架子上暴露于自然光和空气中,2天内迅速分解成小块,最后在一周内固体完全消失,且水溶液保持无色,表明PDDA在分子水平上完全降解了(图1中的B)。
(4)电泳追踪PDDA分子水平分子量的变化
以LED白光灯(800W)为稳定的光源。采用凝胶电泳法对LED白光连续照射不同时间前后的PDDA固体分散液样品进行分析,追踪PDDA固体在降解过程中的分子量变化。如图2和图3所示的电泳结果:经标准分子量的DNA marker标记校正,原始PDDA分子量超过650kD;PDDA样品经白光照射1h,高分子量对应的色带消失;随光照时间延长,PDDA的信号明显地向低分子量区域偏移;随着光照时间的延长,PDDA的分子量持续下降,光照6h后,分子量下降到6.5kD以下;光照12h后,凝胶电泳上肉眼看不到聚合物条带。光照96h后,凝胶电泳未采集到PDDA的信号,表示PDDA完全降解成无色的小分子。此外,不同浓度的PDDA溶液(pH 8.0)在辐照后的剪切粘度也发生了显著下降,不再表现出大分子量聚合物的特性。
实施例2:PDDA微颗粒在自然环境中完全降解
(1)PDDA微颗粒分散液的颜色和丁达尔散色效应在自然光照中完全消失
塑料污染中尤其令人担忧的是塑料微颗粒,塑料微颗粒有可能从各种来源进入自然生态系统,并最终在食物链中积累。为了确保PDDA破碎和降解过程中不会产生微塑料积累,本发明还检测了PDDA微粒(MPs)的可降解性。如图4中的A所示,将PDDA MPs的去离子水分散液暴露在户外自然光下,分散液的红颜色和丁达尔散色效应在30分钟内迅速消失;而在黑暗中保存相同时间后,分散液的颜色和丁达尔散色效应保持不变。动态光散射测量PDDA MPs的激光光散射强度降低,进一步证明了PDDA MPs在自然光照射下可以迅速的完全分解成可溶解的小分子,无纳米尺度及以上的颗粒或不溶性聚合物残留。
(2)PDDA微颗粒分散液在自然环境中的光谱变化
为了研究PDDA分子结构在自然环境中的变化,我们监测了PDDA MPs分散液的吸收光谱和拉曼光谱变化。PDDA MPs分散液的吸收光谱结果显示:吸收峰随着自然光照射时间的增加而减小(图4中的C),表明其共轭主链长度逐渐减短;作为比较,黑暗条件下PDDA MPs分散液的吸收峰保持不变。相对应的PDDA MPs分散液样品拉曼光谱中:PDDA共轭主链上的拉曼特征峰“碳碳双键(C=C,1522cm-1)和三键(C≡C,2121cm-1)”的峰强度随着自然光照射时间延长,同步下降(图4中的D),证明PDDA共轭主链上的碳碳双键和三键在光照过程中同时和彻底的消耗完。上述数据明确表明,PDDA的聚合物共轭主链可被空气中的阳光完全分解。
实施例3:PDDA降解产物的表征
PDDA薄膜或固体分散液在户外自然环境光照一周后,其降解混合粗产物未经任何分离纯化,冻干后重新用氘代水溶解,以NaOH调pH至8,分别进行核磁共振氢谱,核磁共振碳谱,高分辨质谱,高效液相色谱-质谱联用检测。如图5中的A所示,在粗产物的核磁共振氢谱上没有残留的PDDA信号峰,而是出现了一个2.41ppm的尖锐单峰,这与小分子琥珀酸的核磁共振氢谱吻合。如图5中的B所示,粗产物的核磁共振碳谱也与琥珀酸的核磁共振碳谱吻合,而PDDA的sp和sp2碳相关联的碳谱峰也相应消失,表明主链上所有的C=C和C≡C键都已断裂。如图5中的C所示,高分辨质谱分析表明,粗产物中的主要成分是琥珀酸(m/z 117.0181,C4H5O4M-)。如图5中的D所示,高效液相色谱-质谱联用分析进一步证实粗产物中的主要成分是琥珀酸。经核磁共振氢谱分析,粗产物中琥珀酸收率接近50%。高效液相色谱-质谱联用分析还表明,在PDDA降解过程中可能产生一系列非琥珀酸的其它二元羧酸小分子,每种其它二元羧酸小分子都仅有微量。最重要的是,在高分辨质谱分析中没有发现超过300的m/z峰,这再次证实了PDDA已经完全降解成小分子。
实施例4:PDDA光氧化降解机理的验证
(1)同位素13C标记PDDA共轭主链示踪降解机理
根据PDDA的分子结构在降解过程中发生的变化:PDDA骨架中C=C和C≡C键的完全消失;和产物的表征:丁二酸的生成;我们提出了一个PDDA在空气中的自然光(太阳光,白光)照射下经历了光氧化降解的机理,如图6中的A所示。根据这一机理,PDDA主链上的共轭C=C和C≡C键完全氧化断裂生成α-酮戊二酸这个关键中间体,α-酮戊二酸进一步脱羧氧化生成最终产物琥珀酸(图6中的A)。事实上,我们已经通过液相色谱-质谱联用分析在PDDA的粗降解物中鉴定出了微量的α-酮戊二酸(m/z145.0131,C5H5O5 M-)。为了进一步验证,我们使用共轭主链上所有碳经13C标记的PDDA(PDDA-13C)示踪相应的降解中间体和终产物。从LC-MS中可以看出,PDDA-13C的降解粗产物含有一个尖锐的m/z信号峰为147.0189(图6中的C),与预期的2个13C原子标记的α-酮戊二酸m/z信号(m/z 147.0210,13C2C3H5O5 M-)相一致,并且没有收集到全12C的α-酮戊二酸(m/z 145.0132,C5H5O5 M-)的m/z信号,证明了PDDA主链C=C和C≡C键完全氧化裂解为α-羰基羧酸结构。此外,PDDA-13C降解粗产物的LC-MS谱图也显示有一个尖锐的118.0215m/z峰,与预期的1个13C原子标记的的琥珀酸m/z信号(m/z118.0227,13CC3H5O5 M-)相一致,证明PDDA光氧化降解过程经历了α-酮戊二酸脱羧成琥珀酸(图6中的D)。
(2)PDDA被多种途径产生的活性氧完全氧化降解
PDDA也可以被Fenton试剂或适当光照下的光敏剂产生的活性氧(ROS)完全分解,且丁二酸仍是主要的分解产物,证明PDDA可以被多种途径产生的活性氧完全氧化降解。表明PDDA可以被自然环境中各种途径例如微生物,酶,光敏剂,过氧化物等产生的ROS降解。
(3)PDDA在自然环境中的光氧化降解依赖氧气和光照的同时存在
为了证明PDDA的光氧化降解过程必须要氧气和光照的同时参与,将PDDA薄膜置于黑暗中密封空气的氘水中静置5天,或自然光光照下氮气密封的氘水中静置5天,原位核磁共振氢谱谱图中显示没有琥珀酸的核磁信号(图6中的B)。将PDDA薄膜置于自然光光照下空气密封的氘水中5天后产生了尖锐的琥珀酸核磁信号,进一步证实了PDDA降解的光氧化降解特性是需要要氧气和光照的同时参与(图6中的B)。
(4)PDDA降解过程有机碳的变化
经总有机碳测定显示,PDDA经自然光氧化降解后有机碳的含量下降了20%左右,与图6中的A中提出的降解机下理聚合物降解过程中的碳损失匹配。如图6中的A所示,PDDA中80%的碳原子和从大气中捕获的氧原子被保存在降解产物中,这一事实表明了这种升级循环过程的优异原子经济前景。
实施例5:PDDA光刻图案
此外,将涂有PDDA的滤纸覆盖上不同光掩膜后暴露在自然环境光照下,它们在几分钟内被自然光(太阳光)刻蚀出了很好分辨率的照片(图4中的B),也证实了PDDA MPs在阳光照射下的高效分解。将PDDA水溶液(10mg/mL)以1500rpm转速旋涂在硅片上形成约0.1-1um厚的薄膜,以功率50mW,波长488nm的激光成功完全刻蚀出1um宽的线条图案,表明PDDA可以制备为光刻胶。
含助氧化剂的材料已被用来制备氧化降解塑料。然而,这些塑料在自然环境中是否能完全矿化或降解为可接受的产品仍然是一个巨大的问题。相反,共轭聚合物的情况则完全不同。由于共轭聚合物具有共轭的π-电子骨架,因此可以显著促进活性氧的光化学生成。因此,光氧化在不含任何助氧化剂的情况下,很有希望通过光氧化来降解共轭聚合物的不饱和共轭主链。事实上,我们在C=C和C≡C键共轭的模型小分子上观察到类似的光氧化降解反应,且生成琥珀酸,这表明光氧化反应可以在具有C=C和C≡C键共轭重复单元的聚合物和碎片类似物上彻底进行。因此,除了代表着环境可降解共轭聚合物的先锋范式外,PDDA在空气中被自然光(阳光)完全降解为绿色升级循环产品,也验证了在自然环境中降解消费后共轭聚合物的一种有前途的通用策略。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种聚合物作为可降解材料的应用,该聚合物含有若干个重复单元,所述重复单元的结构式如式Ⅰ所示:
Figure FDA0003545482090000011
将该聚合物置于光照和氧存在条件下,使所述聚合物光氧化降解为寡聚物和/或二元羧酸;所述寡聚物的重均分子量小于5000,或者所述寡聚物的重均分子量为所述聚合物重均分子量的20%以下;
所述氧存在条件为氧气存在条件,所述光照为自然光、绿光或蓝光中的至少一种。
2.如权利要求1所述的聚合物作为可降解材料的应用,其特征在于,所述二元羧酸的分子式为HOOC-(CH2)n-COOH,其中n小于等于6,且n为正整数;所述二元羧酸占降解产物的10wt%以上。
3.如权利要求2所述的聚合物作为可降解材料的应用,其特征在于,所述二元羧酸占降解产物的20wt%以上。
4.如权利要求2所述的聚合物作为可降解材料的应用,其特征在于,所述二元羧酸占降解产物的40wt%以上。
5.如权利要求1所述的聚合物作为可降解材料的应用,其特征在于,所述光氧化降解过程在水存在条件下进行。
6.如权利要求1所述的聚合物作为可降解材料的应用,其特征在于,所述聚合物的重均分子量为1万-1000万。
7.一种聚合物用于制备免洗光刻胶的应用,该聚合物含有若干个重复单元,所述重复单元的结构式如式Ⅰ所示:
Figure FDA0003545482090000021
将该聚合物置于光照和氧存在条件下,使所述聚合物光氧化降解为寡聚物和/或二元羧酸;所述寡聚物的重均分子量小于5000,或者所述寡聚物的重均分子量为所述聚合物重均分子量的20%以下;
所述氧存在条件为氧气存在条件,所述光照为自然光、绿光或蓝光中的至少一种。
8.如权利要求7所述的聚合物用于制备光刻胶的应用,其特征在于,所述聚合物的重均分子量为1万-1000万。
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CN114835839B (zh) * 2022-05-11 2023-07-04 华中科技大学 一种聚合物同位素拉曼探针及其制备与应用
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3029146B2 (ja) * 1991-07-26 2000-04-04 株式会社資生堂 テトラエンジカルボン酸の製造方法
JP2905875B1 (ja) * 1998-03-13 1999-06-14 工業技術院長 重合性双頭型糖脂質、その微細繊維状凝集体及びそれらの製造方法
WO2013148126A1 (en) * 2012-03-27 2013-10-03 Massachusetts Institute Of Technology Three-dimensional photoresists via functionalization of polymer thin films fabricated by icvd
CN103130955B (zh) * 2013-03-07 2015-06-17 京东方科技集团股份有限公司 一种光刻胶用光敏性寡聚物、其制备方法及负性光刻胶组合物
GB201810788D0 (en) * 2018-06-29 2018-08-15 Biocompatibles Uk Ltd Biodegradable polymer
CN111061125A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 常州强力先端电子材料有限公司 一种光刻胶及其应用
CN110527084B (zh) * 2019-05-12 2022-01-28 合肥博朗德纳米技术有限公司 一种可生物降解l-结构聚冬氨酸高分子分散剂及其制备方法
CN111035612B (zh) * 2019-12-31 2020-12-18 华中科技大学 一种活性氧响应性凝胶贮库及其制备方法与应用

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