《光敏高分子》PPT课件

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1、高性能高分子材料袁新华yuanxh@ujs.edu.cn第二章光敏高分子材料一、概述二、光敏涂料和光敏胶三、光致变色聚合物四、光导电高分子材料五、与光能转换有关的高分子材料一、光敏高分子概述定义：指在光的作用下能够表现出特殊性能的聚合物包括：光致抗蚀剂、高分子光敏剂、光致变色高分子、光导电高分子、光电高分子、高分子光稳定剂和高分子光电子器件相关内容：光聚合、光交联和光降解研究内容高分子光化学：光聚合、光降解高分子光物理：光致发光、光导电高分子吸收光子，从基态跃迁到激发态，处于激发态的分子易发生各种变化

2、光化学中的三个基本定律Crotthus-Draper定律：只有被分子吸收的光才能起光化学作用——光源波长与反应物之间存在匹配关系但某些物质在激光束的照射下可吸收2个或以上光子的能量Stark-Eienstein定律：一个分子只吸收一个光子——分子吸收光是量子化的分子的激发和光化学反应是吸收一个光子的结果Beer-Lambert定律：单色光的吸收与与吸光物质的厚度呈指数关系——感光性高分子的功能1、光固化（光交联）功能感光性高分子体系液态固态线型可溶可熔体型不溶不熔光化学反应作用用于光敏黏合剂、光敏涂料

3、、光敏油墨以及负性光刻胶光固化或光交联光固化的优点常温或略高于室温下进行，适于高温易变质材料的包装和涂饰固化速度快，生产效率高，占地面积小固化装置简单，节能无溶剂的光固化涂层近100%转化为膜，污染少木制品、纸制品、皮革制品、电子元件2、光降解功能农用薄膜等的光降解环保型高分子制品光降解为粉末正性光刻胶3、光成像功能基板感光性高分子液体涂层或固体膜片图象底片曝光反差底片透光与不透光部分对涂层或膜片溶解性能造成的差别溶剂洗去不感光部分负像印刷板、印刷电路、半导体和集成电路制造中的光刻工艺4、光致变色功能

4、高分子主链或侧链通过共价键连接光致变色基团图象显示、光信息存储元件、可变光密度的滤光元件、摄影模板和光控开关元件5、光导电功能暗时为绝缘体，光照时导电性增加几个数量级类型主链有较高程度的共轭双键侧基为多环的芳香基，如萘基、蒽基、芘基等侧基为芳香族含氮基团，如咔唑基静电复印、静电照相6、光能的化学转换功能设计能吸收光能，并能使之沿链迁移的高分子链键接或包埋具有可逆的光敏催化氧化还原性质的基团或化合物含大量萘基的聚甲基丙烯酸萘酯链蒽醌引导光能输入光催化功能活性中心与水或含活泼氢物质作用氢、氧或过氧化氢等可

5、燃物质太阳加入感光性高分子体系的设计与构成1、高分子中添加感光性化合物重铬酸盐类、芳香族重氮化合物、芳香族叠氮化合物、有机卤素化合物和芳香族硝基化合物环化橡胶中添加感光性叠氮化合物构成的负性光刻胶具有优异的抗蚀性和成膜性，其感光度和分辨率好，价格便宜如2、高分子主链或侧链引入感光基团感光基团光二聚型感光基团——如肉桂酸酯基重氮或叠氮感光基团——如邻偶氮醌磺酰基丙烯酸酯基团其他具有特种功能的感光基团——如具有光色性、光催化性和光导电性广泛使用的方法3、多种组分构成光聚合体系单体+光敏剂光聚合过程中收缩率

6、大使用受限制将乙烯基、丙烯酰基、缩水甘油基等光聚合基团引入各种单体和预聚物主要成分光引发剂、光敏剂、除氧剂和偶联剂辅助成分优点：组分与配方可根据用途设计，便于调整缺点：不宜用作高精细的成像材料二、光敏涂料和光敏胶常规涂料：涂层材料在溶剂中使用，涂刷后溶剂挥发，留下涂层溶剂挥发，造成环境污染挥发需要能量和温度，固化时间长水溶性涂料新型双组分涂料光敏涂料的优点固化速度快——数十秒内完成不需加热，耗能少——尤适于不宜高温烘烤材料污染少——没有溶剂的挥发便于流水线作业——提高生产效率和经济效益缺点：不适合形状

7、复杂物体的表面涂层——紫外光穿透能力有限包括光敏预聚物、光引发剂和光敏剂、活性稀释剂以及其他添加剂（如着色剂、流平剂、增塑剂等）光敏涂料体系的构成最重要的成分，涂层性能很大程度上取决于预聚物应具有进一步发生光聚合或光交联反应的能力必须带一个或多个反应性基团常为相对分子质量较小的低聚物或可溶线性聚合物相对分子质量一般为1000-5000光敏预聚物预聚物分子量、反应基团数和粘度增加光固化速率增加为减少活性稀释剂用量，希望粘度不要太高光敏预聚物1、环氧树脂型预聚物——常见的光敏涂料预聚物丙烯酸或甲基丙烯酸与

8、环氧树脂酯化增加树脂中不饱和基团数量双羧基化合物单酯，如富马酸单酯与与环氧树脂酯化丙烯酸羟烷基酯，马来酸酐等与环氧树脂酯化光敏预聚物2、不饱和聚酯——最早的光敏涂料预聚物典型：1,2-丙二醇+邻苯二甲酸酐+顺丁烯二酸酐，一般羟基过量，比例为2׃1׃0.5，氮气保护气氛中进行反应。紫外光照射形成较坚硬的涂膜附着力和柔韧性不好，在金属、塑料和纸张的涂饰中应用不多常用苯乙烯为活性稀释剂，但苯乙烯沸点低，光固化速度慢从合成不饱和聚酯方面进行改性选用苯乙烯以外的活