一类含可聚合基团酞菁染料及其合成方法与应用

本发明涉及功能性有机染料领域，尤其涉及一类含可聚合基团酞菁染料及其合成方法与应用。

背景技术：

1、光刻胶是一种对光敏感，受光或者其他辐射后发生化学反应，形成溶解度有所差异的感光材料，其中彩色光刻胶是制备tft-lcd显示器重要的关键性原材料。彩色光刻胶一般由树脂、着色剂、硅氧烷偶联剂和其他添加剂等组成。现有的着色剂主要是颜料体系，而颜料的颗粒性会导致光的散射，在使用过程中需要进行分散。为了有效克服颜料颗粒难分散以及颗粒间聚集的问题，需要使用昂贵且耗时长的研磨加工设备；为了提高其颜色性质需要提高其用量，而颜料用量的增加也会导致分散剂的使用量的增多，这些过多的分散剂的使用导致颜料在彩色滤光片中的比例难以提高，生产成本增加，颜料基的彩色光刻胶也因此达到了瓶颈。为了实现新型显示技术对屏幕的分辨率、对比度和色度的要求，彩色光刻胶的着色剂开始从颜料体系转向染料体系转变。

2、染料和颜料一般都是自身有颜色，并能以分子状态或分散状态使其他物质获得鲜明和牢固色泽的化合物。有机染料在进行结构修饰后可以满足溶解度要求，在无需分散剂的作用下，可以提高其用量进而满足传统颜料型彩色光刻胶无法到的对比度，色彩饱和度，亮度等要求。但是染料的耐光性和耐热性相比颜料有较大差距，同时染料分子由于分子体积较小，在相应的工艺流程中会发生迁移，而相应的绿色光刻胶一般作为底色，需要更高的稳定性以及耐迁移性。彩色光刻胶在uv曝光过程时，会发生“烯双键”的交联反应，从其工艺流程出发设计分子结构，提高其耐迁移性，进而提高染料在彩色光刻胶中的应用价值。

技术实现思路

1、本发明提供一类含可聚合基团酞菁染料及其合成方法与应用，以酞菁作为母体结构，通过引入卤素原子、长烷基链及可聚合活性基团，改变酞菁染料的光谱性质、溶解度及光热稳定性，以克服现有技术中染料分子的耐光性、耐热性和耐迁移性比颜料仍有较大差距的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一类含可聚合基团酞菁染料，具有如下通式i所示的结构：

3、

4、通式i中，y、r均为酞菁母体取代基团；m是一个二价、三价或四价金属、卤合金属或非金属；y选自卤素原子，其中4≤y+r≤16；

5、

6、式r具有通式ⅱ的结构，r1、r2、r3、r4、r5为苯环上的取代基团；r1、r2、r4、r5各自独立的选自选自0-18碳的酯基或0-18碳醚键的烷基链；r3具有通式ⅲ所示的结构；

7、通式ⅲ中，r6、r7各自独立的选自0-18个碳的酯基或者醚键的烷基；1≤n+m≤18，优选地，0≤n≤8、0≤m≤8且m、n不同时为0。

8、进一步地，所述含可聚合基团酞菁染料的紫外吸收波长为650-710nm，溶解度大于10％。

9、一类含可聚合基团酞菁染料的合成方法，包括如下步骤：

10、s1：将具有通式ⅳ所示结构的邻苯二甲腈与含有r1-5取代的苯加入到第一有机溶剂中混合均匀，然后在惰性气体保护下，加入无机盐催化剂，在0-80℃下反应4-16h，得到中间体；在通式ⅳ中，x1、x2、x3、x4可以相同或不同，各自独立的选自卤素或者氢原子，优选地，所述卤素选自cl、br、i中的任意一种；

11、s2：将步骤s1制得的中间体和mcl2在第二有机溶剂下混合均匀，在惰性气体保护下加入有机催化剂，在130-200℃反应14-24h，得到目标产物；

12、其反应过程如下：

13、

14、进一步地，在步骤s1中，所述含有x1-4取代基的邻苯二甲腈与含有r1-5取代的苯的摩尔比为1：1-4；

15、在步骤s2中，所述步骤s1制得的中间体和mcl2的摩尔比为4：1-2；。

16、进一步地，在步骤s1中，第一有机溶剂选自乙腈、甲苯、dmf、dmso的一种或者几种的混合溶剂；

17、所述无机盐催化剂选自碳酸钾、碳酸钠、醋酸钾的一种或者几种的混合试剂。

18、进一步地，在步骤s2中，第二有机溶剂选自沸点大于130℃的醇类；有机催化剂选自强碱性催化剂，优选地，所述有机催化剂选自dbu或碳酸铯。

19、进一步地，所述第二有机溶剂选自选自戊醇、己醇、喹啉、己二醇中的一种或几种。

20、一类含可聚合基团酞菁染料在彩色滤光片中的应用。

21、综上所述，本发明具有以下有益效果：

22、1、酞菁是由四个异吲哚单元组成的平面大环共轭体系，无取代的金属酞菁几乎不溶于水和有机溶剂，应用价值不大。经过结构修饰的取代酞菁因其具有独特的光电性、电子转移性能，在半导体材料、催化剂、太阳能电池等方面有着广泛的应用。而染料分子的耐光性、耐热性和耐迁移性比颜料仍有较大差距,是产业化应用中急需解决的难题。染料分子具有种类多样性、结构可修饰性等优点,通过分子结构-性能关系的系统研究，可提高染料基彩色滤光片的耐热、耐光稳定和耐迁移性。

23、2、在酞菁染料分子中引入含有酸酯结构的长烷基链，其中长烷基链的存在可以提高染料分子的溶解度，满足其在工业有机溶剂中的溶解度要求。

24、3、在酞菁分子中引入可聚合不饱和键，使得染料分子可与彩色光刻胶组分中的树脂、多官能团单体及染料分子的活性基团进行反应，进而形成树脂-染料交联网络将染料分子固定，增加染料薄膜的致密性与交联密度，使分子链的热运动受阻，最终可提升染料分子的综合稳定性，该系列染料分子有望将应用到全染料基彩色滤光片中。

技术特征：

1.一类含可聚合基团酞菁染料，其特征在于，具有如下通式i所示的结构：

2.根据权利要求1所述的一类含可聚合基团酞菁染料，其特征在于，所选卤素原子选氯、溴或碘。

3.根据权利要求1所述的一类含可聚合基团酞菁染料，其特征在于，所述含可聚合基团酞菁染料的紫外吸收波长为650-710nm，溶解度大于10％。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一类含可聚合基团酞菁染料的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的合成方法，其特征在于，在步骤s1中，含有x1-4取代基的邻苯二甲腈与含有r1-5取代的苯的摩尔比为1：1-4；

6.根据权利要求4所述的合成方法，其特征在于，在步骤s1中，第一有机溶剂选自乙腈、甲苯、dmf、dmso的一种或者几种的混合溶剂；

7.根据权利要求4所述的合成方法，其特征在于，在步骤s2中，第二有机溶剂选自沸点大于130℃的醇类；有机催化剂选自强碱性催化剂。

8.根据权利要求6所述的合成方法，其特征在于，所述第二有机溶剂选自选自戊醇、己醇、喹啉、己二醇中的一种或几种。

9.根据权利要求1-3任意一项所述的一类含可聚合基团酞菁染料的应用，其特征在于，所述的含可聚合基团酞菁染料在彩色滤光片中的应用。

技术总结本发明提供一类含可聚合基团酞菁染料及其合成方法与应用。涉及功能性有机染料领域，一类含可聚合基团酞菁染料及其合成方法与应用，以酞菁作为母体结构，引入卤素原子、长烷基链及可聚合活性基团，引入的活性基团与彩色光刻胶组分中的树脂或者单体发生交联反应，可以提高薄膜的稳定性，减少透射率损失。以克服现有技术中染料分子的耐光性、耐热性和耐迁移性比颜料仍有较大差距的问题。一类含可聚合基团酞菁染料，具有如下通式I所示的结构。技术研发人员：彭孝军,田璐,徐润峰,宋雪峰,陈鹏忠受保护的技术使用者：大连理工大学技术研发日：技术公布日：2024/5/19