感光性高分子

感光性高分子第1頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四1概述

感光性高分子是指在吸收了光能后，能在分子內(nèi)或分子間產(chǎn)生化學(xué)、物理變化的一類功能高分子材料。而且這種變化發(fā)生后，材料將輸出其特有的功能。從廣義上講，按其輸出功能，感光性高分子包括:光導(dǎo)電材料光電轉(zhuǎn)換材料光能儲(chǔ)存材料光記錄材料光致變色材料光致抗蝕材料

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其中開發(fā)比較成熟并有實(shí)用價(jià)值的感光性高分子材料主要是指:

光致抗蝕材料光致誘蝕材料產(chǎn)品包括:

光刻膠光固化粘合劑感光油墨感光涂料第3頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四

所謂光致抗蝕，是指高分子材料經(jīng)過光照后，分子結(jié)構(gòu)從線型可溶性轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀不可溶性，從而產(chǎn)生了對溶劑的抗蝕能力。而光致誘蝕正相反，當(dāng)高分子材料受光照輻射后，感光部分發(fā)生光分解反應(yīng)，從而變?yōu)榭扇苄?。?頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四

如目前廣泛使用的預(yù)涂感光版，就是將感光材料樹脂預(yù)先涂敷在親水性的基材上制成的。曬印時(shí)，樹脂若發(fā)生光交聯(lián)反應(yīng)，則溶劑顯像時(shí)未曝光的樹脂被溶解，感光部分樹脂保留了下來。反之，曬印時(shí)若發(fā)生光分解反應(yīng)，則曝光部分的樹脂分解成可溶解性物質(zhì)而溶解。第5頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四

光刻膠是微電子技術(shù)中細(xì)微圖形加工的關(guān)鍵材料之一。特別是近年來大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，更是大大促進(jìn)了光刻膠的研究和應(yīng)用。印刷工業(yè)是光刻膠應(yīng)用的另一重要領(lǐng)域。1954年首先研究成功的聚乙烯醇肉桂酸酯就是首先用于印刷技術(shù)，以后才用于電子工業(yè)的。與傳統(tǒng)的制版工業(yè)相比，用光刻膠制版，具有速度快、重量輕、圖案清晰等優(yōu)點(diǎn)。尤其是與計(jì)算機(jī)配合后，更使印刷工業(yè)向自動(dòng)化、高速化方向發(fā)展。第6頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四

感光性粘合劑、油墨、涂料是近年來發(fā)展較快的精細(xì)化工產(chǎn)品。與普通粘合劑、油墨和涂料等相比，前者具有固化速度快、涂膜強(qiáng)度高、不易剝落、印跡清晰等特點(diǎn)，適合于大規(guī)?？焖偕a(chǎn)。尤其對用其他方法難以操作的場合，感光性粘合劑、油墨和涂料更有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。例如牙齒修補(bǔ)粘合劑，用光固化方法操作，既安全又衛(wèi)生，而且快速便捷，深受患者與醫(yī)務(wù)工作者歡迎。第7頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四2感光性高分子材料2.1感光性高分子的分類（1）根據(jù)光反應(yīng)的類型分類光交聯(lián)型，光聚合型，光氧化還原型，光二聚型，光分解型等。（2）根據(jù)感光基團(tuán)的種類分類重氮型，疊氮型，肉桂酰型，丙烯酸酯型等。（3）根據(jù)物理變化分類光致不溶型，光降解型，光導(dǎo)電型，光致變色型等。第8頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四2.2重要的感光性高分子2.2.1光交聯(lián)型高分子材料

溶劑型芳香族雙疊氮類感光高分子這類雙疊氮化合物以柯達(dá)公司推出的下列品種為代表。第9頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四

將這些疊氮化合物與天然橡膠、合成橡膠或?qū)⑺鼈儹h(huán)化的環(huán)化橡膠配合，即可得到性能優(yōu)良的感光性高分子。其光固化反應(yīng)主要是亞氮化合物向雙鍵的加成。第10頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四（1）感光基團(tuán)的種類在有機(jī)化學(xué)中，許多基團(tuán)具有光學(xué)活性，其中以肉桂?；顬橹?。此外，重氮基、疊氮基都可引入高分子形成感光性高分子。一些有代表性的感光基團(tuán)列于下表中。第11頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四重要的感光基團(tuán)基團(tuán)名稱結(jié)構(gòu)式吸收波長/nm烯基＜200肉桂?；?00肉桂叉乙?；?00~400芐叉苯乙酮基250~400苯乙烯基吡啶基視R而定α-苯基馬來酰亞胺基200～400疊氮基260～470重氮基300～400第12頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四（2）具有感光基團(tuán)的高分子的合成方法這類本身帶有感光基團(tuán)的感光性高分子有兩種合成方法。一種是通過高分子反應(yīng)在聚合物主鏈上接上感光基團(tuán)，另一種是通過帶有感光基團(tuán)的單體進(jìn)行聚合反應(yīng)而成。用這兩種方法制備感光性高分子各有其優(yōu)缺點(diǎn)。第13頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四聚合物主鏈接枝法通過高分子的化學(xué)反應(yīng)在普通的高分子上連接上感光基團(tuán)，就可得到感光性高分子。這種方法的典型實(shí)例是1954年由美國柯達(dá)（Kodak）公司開發(fā)的聚乙烯醇肉桂酸酯，它是將聚乙烯醇用肉桂酰氮酯化而成的。該聚合物受光照形成丁烷環(huán)而交聯(lián)。第14頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四第15頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四圖2肉桂酰氯與含活潑氫聚合物的反應(yīng)第16頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四

以上的例子都是將具有感光基團(tuán)的化合物與高分子反應(yīng)制得感光性高分子的。在某些情況下，與高分子反應(yīng)的化合物本身并不具備感光基團(tuán)，但在反應(yīng)過程中卻能產(chǎn)生出感光基團(tuán)的結(jié)構(gòu)。例如聚甲基乙烯酮與芳香族醛類化合物縮合就能形成性質(zhì)優(yōu)良的感光性高分子。第17頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四2.2.2光分解型高分子材料鄰重氮醌類化合物光照下生成可溶于弱堿的化合物第18頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四2.2.3光致變色高分子材料（1）硫代縮氨基脲衍生物與Hg+的絡(luò)合物絡(luò)合物本身顯黃紅色hv藍(lán)色發(fā)生氫原子轉(zhuǎn)移的互變異構(gòu)（2）偶氮苯類高聚物hv順反異構(gòu)轉(zhuǎn)化使顏色改變第19頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四2.2.4光致收縮高分子材料丙烯酸乙酯與雙（甲基丙烯）DIPS酯共聚物在恒定壓力、溫度下，隨著光照，樣品長度有明顯收縮。停止光照，樣品長度逐漸恢復(fù)，并且收縮與伸長完全可逆。機(jī)理：

僵硬性鏈的閉環(huán)母體hv高柔順性鏈光能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能收縮第20頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四可擦寫光盤第21頁，共24頁，2023年，