感光高分子材料
姓名于小杰
（常州轻工职业技术学院常州 213164）
摘要：从感光性高分子诞生以来，人们为了获得更高感度的材料做了不懈的努力。当代的印刷工业为了彻底抛弃对银盐的依赖，正在努力开发新型的电子计算机工业也对感光性高分子的感度以及问道性提出了前所未有的要求，而激光技术的发展已提供了必要的手段。所以如何提高感光性高分子的感度仍僵尸感光性高分子的主要课题
关键词：感光性树脂；高分子材料；显示材料；特性曲线
所谓感光性高分子材料是指吸收光能后,可引起分子内或分子间的物理或化学变化,而这些变化可以加以利用的高分子功能材料。广义地说,除感光性树脂外,光导电材料,充电变换,光能储存以及光记录显示材料也都属于感光材料的范畴。但是在一般情况下,我们说感光材料是指感光性树脂,更严格地说是指用于电子部门的光致抗蚀剂。由于感光性高分子的使用技术和新材料的研制发展非常迅速,因此基础研究、基本的物性数据以及性能评价技术等方面就显得有些欠缺。本文准备探讨有关感光性高分子材料的基本性能以及与性能评价技术有关的现状问题
1感光高分子应具有的性能
光致抗蚀剂的主要性能是:光照射时,可形成图象并且可由高分子膜形成耐腐蚀性膜。一般要求这种材料具有耐化学试剂的性能。表1列举了感光高分子材料应具有的主要性能。
由于感光高分子材料的使用遍及许多领域,不同的用户,对于表1所列各项性能的要求亦不同,因此不能一概而论。另外上述各项的取舍也应根据各性能的重要性不同而不同。例如,作为电子和印刷制板材料,对图象特性要求很严格,作为光敏胶粘剂,紫外线固化油墨以及涂料等部门,对图象性能,如感光度(光硬化速度)有一定的要求,但更重要的是成膜特性和化学特性。下面我们拿属于图象特性的反差来作具体的说明。在集成电路和印刷电路板的制做中,要求得到图象边缘轮廓清晰的高解象力图象,因此用于这一部门的感光材料应具有较高的反差。在树脂凸板印刷中,要得到浮雕型膜厚图象,因此要求有较低的反差。而在作为情报记录的全息照相中,要求有一定的精细膜厚度和灰雾度。在感光材料的涂层特性中,对于耐药品性和耐电镀性的要求,随着一定的蚀刻和电镀配方以及处理条件而变化。在感光高分子材料的各性能之间,有的相互联系,有的相互制约。例如,解象力反差以及显影性之间有相互关联性,用于精密加工的抗蚀剂,要调制具有窄分子量分布的感光高分子材料;为了使显影
时剩余膜和边缘具有较好的线性,应调制显影液的显影性,使之具有较高的反差,从而达到较高约解象力。另外,感光高分子材料与基板的估合性和易成膜性是两个相互矛后的性能,因为在得到了良好的粘合性膜的同时,你会在寻找不损坏基板的条件下除去膜的方法时,碰到困难。在感光高分子材抖的实际应用中,需要材料满足全部要求的性能的情况很多,因此,在研制感光高分子材料时,首先将材料的各种性能进行综合比较,从而选出最适宜的性能是很必要的。例如,在集成电路和印刷电路板的制作全过程中,感光高分子材料的使用工程分为几个阶段,因此为了满足应用要求,可以分别使用不同类型的感光高分子材料。由此可见,进行各种材料的性能评价,对于材料制造者来说,应以研制具有广泛用途的新型感光材料为方针;而对于使用者来说,应设计合理的工艺,选择适当的材料以及采用最合理的使用条件。
2、耐热感光高分子的分子设计
在耐热感光高分子的分子设计中,笔者认为,满足下面诸要求是至关重要的.第一,曝光前的预聚物在溶剂中有优良的溶解性,不发生暗反应,并能在基材上均匀涂布成微米级的膜状涂层.第二,在上述膜状涂层上放置掩膜,经曝光后,曝光部分与不曝光部分在一般溶剂中的溶解性有明显的差别.第三,所设计的耐热感光高分子应具有足够的分辨率和灵敏度。基于以上考虑,许多研究者一开始就对具有耐热性能的聚酞亚胺有着浓厚的兴趣.因为在这种高分子的合成过程中,首先是制取具有可溶性的聚酞胺酸预聚物,然后经热处理才转变为不溶不熔的高度耐热的聚酞亚胺。这种大分子结构的特点是在主链中既含有刚性很大的芳环和以芳环为中心的均苯四甲酸亚胺环,又含有可柔曲的醚键,在芳环与均苯四甲酸亚胺环之间又以单键相连接.这样一种结构组成就赋于聚酞亚胺薄膜很高的热稳定性和坚韧性,以及在酞亚胺化之前的可加工性.由于苯环的分解温度为593℃,均苯四甲酞亚胺的分解温度为500℃,因此均苯型聚酞亚胺的河北工学院学报19年第期分解温度是很高的(在N:气中初始分解温度为940℃,在空气中的初始分解温度为400℃).均苯型聚陇亚胺不仅由于刚柔结合的分子结构使它具有极高的热稳定性和坚韧性,而耳经过实践证明,还由于它在酞亚胺化过程中会发生二次化学转变而使其分子间产生交联。
无论是I或I,均是大分子链中的N一CO链在高温下不断破裂和重新结合,使得大分子内的酸亚胺环得以恢,复而且分子间又形成聚酞亚胺链产生交联.聚酞亚胺交联的结果,使线型长链大分子互相连接起来,使大分子失去独立的相互滑移的可能,这就显著地改进了它的耐热性与机械性能.同时,由于二胺核两个苯环间有一个非常柔顺的醚键,在酸亚胺环与苯环间又有一个相当柔顺的碳氮单键,且这个氮原子与三个碳原子相联,分子间不可能产生氢键,这就有助于增加大分子的弹性.所以均苯型聚酞亚胺也具有较高的弹性,这就使它在高温和低温下都具有很高的坚韧性,这也是它在高温和低温下具有类出物理机械特性的原因之一
综上所述,从分子结构角度分析和实际性能的测试结果均表明聚酸亚胺是一类性能优良的耐热高分子,下一步的关键是如何在此基础上引进感光基团,以期制得兼备感光与耐热等多种功能的高分子材料.关于这一点,我们将在下面的合成路线中,进一步阐明耐热感光高分子的分子设计问题及介绍这类高分子的一些合成方法。
3感光高分子的应用
感光高分子在各个方面的应用不断扩展，其应用领域主要有光敏涂料、光敏胶、光刻胶、高分子光稳定剂、光催化剂、光导材料、荧光材料、非线性光学材料、光力学材料、光致变色高分子及光记录材料。光聚合反应是一个快速发展的技术，该过程可无溶剂、能效高、经济、环保，在涂层、涂料、印刷、黏合剂、复合材料和假牙复修等领域有着广泛的应用。由于聚合过程的高选择性，能产
生高分辨率的图像，广泛应用于印刷电路、光盘和微电路。最近，这一技术在三维立体成像、全息记录方面也得到应用。近年来，感光高分子在太阳能电池中的应用也引起人们的注意。太阳能是一种取之不尽，用之不竭的可再生能源，太阳能的利用是解决能源危机的一个重要途径。通过各种方式将太阳能有效或高效地转化成化学能、热能及电能是利用太阳能的手段。高分子材料由于其加工方便，制备工艺的多样性等优点，使得其在太阳能转化研究中成为一个热点。研究工作主要在如下三个方面：①功能高分子光敏剂及光猝灭剂在光电子转移反应中将光能转化成化学能，如光解水制氢气和氧气；②利用高分子材料的光化学反应制备出不稳定的高能聚合物，将光能转化成化学能储存起来，加以利用；③利用功能高分子的光电转化的性质，制备光电池。目前大多数光电池是由无机材料如单晶硅、非晶硅及砷化镓等半导体材料制备而成。在材料的制备及加工中，难度较大，造价高。聚合物光电池的研究已经取得了一些进展。利用不同氧化还原型聚合物具有不同氧化还原电势的特点，在导电材料的表面进行多层复合，制备出类似于无机p-n的单向导电结构，组成太阳能电池装置。在太阳能电池装置中应用的部分聚合物的结构[217]如图5—18。El=-0．42VE2=一0．84VEI=_o．64VB=-090V图5—18部分用于太阳能电池装置的聚合物双光子光聚合技术在光学存储技术中的应用也引起各国科学家的重视。由于信息存储密度依赖于波长倒数的幂，该幂的次数等于存储信息的空间维数，因此，光存储技术向三维或多维发展是必然趋势。双光子光聚合，由于是点聚合，空间分辨率高，可以进行空间多层排布，而有可能应用于双光子三维存储领域。美国的加州理工大学Cumpston用Arizona大学的材料，在波长为600～800nm，脉冲半峰宽为150Is，焦点的光斑直径为0．3ffm的激光照射下，制作出了直径为2肛m左右的聚合点。这样的结构，可以被认为是将来的三维数据光存储的基本模型。利用该技术，可以存储的容量在理论上可以达到
12*1014bits／cm3．沅沅超出现有的二维光存储材料的容量(理论值为在200nm波长下，2。5×109bits／cm2)。由于双光子聚合具有仅在两束光焦点内聚合的特点，因此，可以通过计算机辅助设计(CAD)，进行精细的立体复杂结构的加工。1998年Witzgall等用双光子光聚合技术制作出各种三维微观结构，空间分辨率达到微米级。2002年法国Irenewang实现了雕刻出一枚分辨率为纳米级的1欧元硬币。此外，双光子技术还有可能用于现有光交联医用材料中，它可有效地提高材料的固化准确性和针对性，实现生物体内的深层光固化，同时，由于双光子过程具有纳米和亚微米水平的空间准确定位，也有可能用于某些肿瘤的光疗。由于现有的材料的双光子吸收截面及引发效率距离实用化还有一定的差距，因此，继续设计合成既具有较大的双光子吸收截面又具有较高的引发效率的新材料，仍是今后国内外研究的重点。可以坚信，随着新的聚合材料的研究和不断发展，双光子光聚合技术的应用前景必将越来越广阔。
4 结束语
从广义讲,以高分子材料为基体材料,与其他感光物质,如银化合物等复合构成的感光材料也属于高分子感光材料。只是高分子材料本身在这种符复合材料中只起担载和保护作用。作为新型光加工材料,感光高分子在印刷制版、电子工业和金属材料的精密加工等领域得到广泛应用。
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光敏高分子材料的研究进展 骆海强，重庆大学化学化工学院应用化学2班 摘要：由于当今材料科学技术的快速更迭，高分子材料逐渐成为材料科学领域中极具发展潜力的一类材料。在可利用能源不断缩减的今天，光敏高分子材料的研究力度大大提升，逐渐成为现代生活中不可或缺的部分。本文分别对光敏高分子材料的四大类——感光性高分子材料、光能转化高分子材料、光功能高分子材料及高分子非线性光学材料本身的特性及应用进行了综述性概括，以便快捷了解光敏高分子材料的特点。 0前言 随着材料科学技术相关研究人员在该领域的不断探索，高分子材料无论是在科研领域还是社会生活中，都扮演着极为重要的角色。在光电材料研究风气盛行的当下，太阳能电池、太阳能汽车等光能利用、转化设备普及的大环境下，光敏高分子材料的研究力度渐渐增加，也得到了许多理想的科研成果， 1光敏高分子材料概述 在光照下能表现出特别性能的高分子聚合物即为光敏高分子材料，是材料科学里一类主要的功能高分子材料，所触及范畴也较为普遍，如光致抗蚀剂、光导电高分子、高分子光敏剂等功能材料。 光敏高分子材料根据其自身在光照条件下所产生的反应类型及其展现出的特征性能，可以分成如下四类：感光性高分子材料、光能转化高分子材料、光功能高分子材料及高分子非线性光学材料。 现基于以上分类，对各种材料进行阐述。 2 感光性高分子材料 在光照下可以进行光化学反应的高分子材料常被称为感光性高分子材料。
根据其用途可分为光敏涂料和光刻胶。 2.1光敏涂料 2.1.1光敏涂料的作用机理 光敏涂料具有光敏固化功能，可以利用光交联反应或光聚合反应，使其中的低聚物聚合成膜或网状。经过恰当波长照射后，光敏涂料会快速固化，获得膜状物。因为固化过程较为稳定不易挥发溶剂，从而降低了排放，提高了材料利用，保障了安全性。而且由于是在覆盖之后才发生的交联，使图层交联度更好，机械强度也更稳固。 2.1.2光敏涂料的中常见低聚物的类型 以铁酸锌环氧酯错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。涂料为一类的环氧树脂型低聚物，在紫外光的处理下，给电冰箱表面上漆，能够是冰箱表面具有很好的柔顺性且不宜脱落。以含氟丙烯酸酯预聚物错误!未找到引用源。为一类的不饱和聚酯型低聚物，与光引发剂等结合后形成的混合型涂料，其硬度、耐挂擦力、附着力等性能大大提高。此外还有聚氨酯型低聚物错误!未找到引用源。及聚醚型低聚物。 2.2光刻胶（光致抗蚀剂） 2.2.1光刻胶的作用机理 生产集成电路的现有工艺中，通常会用这类感光性树脂覆盖在氧化层从而避免其被活性物质腐蚀。将设计好的图案曝光、显影，改变了其溶解性，其中树脂发生化学反应后去除了易溶解的物质，氧化层表面留下不溶部分，从而避免氧化层被活性物质腐蚀。 2.2.2光刻胶的分类 正性光刻胶和负性光刻胶错误!未找到引用源。是根据曝光前后涂膜的溶解性来分类的。其中正性光刻胶受光后会降解，被显影液所消融；而与之相反，在光照后，负性光刻胶获得的图形恰好与掩膜板图形互补，即曝光处会发生交链反应形成不溶物残余在表面形成图像，而非曝光处则如正性光刻胶同样被消融，。 根据光刻胶所吸收的光的紫外波长，还可将其分为深紫外(i-线，g-线)光刻胶，远紫外(193 nm)光刻胶和极紫外(13. 5nm)光刻胶错误!未找到引用源。。Lawrie等错误!未找到引用源。经过多次实践合成了一种感光灵敏度为4~6 mJ/cm2、分辨率为22.5 nm的
光交联型感光性高分子 学校名称：华南农业大学 院系名称：材料与能源学院 时间：2017年2月27日
光交联型感光性高分子是指那些在光的作用下，分子链之间发生交联反应，从而使分子量增大的感光性高分子聚合物。这些聚合物在光的照射下，首先生成活性中间体，如自由基、氮烯等，然后通过活性中间体相互反应而发生交联，使聚合物由原来的线型分子结构变成网状分子结构，从而溶解性能发生变化。 光交联型感光性高分子材料的组成通常可以有两种：一为带有感光基团的高分子化合物；二为感光性化合物和高分子化合物的混合物。因而在进行光交联反应中，也存在着两种不同的反应途径。第一种为带有感光基团的高分子吸收光量子后，活化不饱和链，双键中一个键打开，从而使高分子间彼此相互联结；第二种为感光性化合物在吸收光量子后发生变化形成新的化学键，然后在线型高分子之间产生交联，使图像体系成为网状结构的整体。 典型的光交联型感光性树脂材料有前面讲过的重铬酸盐成像材料、聚乙烯醇肉桂酸酯感光性树脂以及重氮或是叠氮化合物等。根据其交联方式不同可以分为重铬酸盐类光交联型感光性高分子材料，不饱和基类光交联型感光性高分子材料、重氮或叠氮基类光交联型感光性高分子材料等。 重氮或叠氮化合物见光分解后可以生成自由基，凡是含有两个重（叠）氮基的分子在感光性树脂体系中能作交联剂，使光敏组分在曝光后交联硬化。例如：
这种重氮盐与聚乙烯醇制成的感光胶可作为平版、丝网印刷或是印染业中使用的感光性树脂。特别是在丝网印刷直接制版中所用的感光胶大部分都是属于这一类型。这种感光胶具有公害小、暗反应极少等优点，如把氮盐与聚乙烯醇分别配制后存放，则可以长期保存。 叠氮基聚乙烯醇感光高分子的合成 以聚乙烯醇(PV A)为基体,用水溶性光敏剂4-叠氮基肉桂醛-2-磺酸钠(ACS)对其改性,获得一种高感度的水溶性感光高分子。所合成的新型高分子的感光速度明显高于聚乙烯醇-重铬酸胺(ADC)体系.将5%的PV A水溶液、4-叠氮基肉桂醛-2-磺酸钠(简称ACS,实验室合成)的水溶液和稀H2SO4溶液,置于室温反应10～15 h.反应完毕后,用饱和Na2CO3溶液调节pH值为中性,再将反应液缓慢倒入一定量的丙酮中,立刻析出黄色絮状沉淀,过滤并真空干燥得到黄色固体物质.产物可用丙酮多次沉淀精制. ACS的分子式如下:
感光高分子的研究现状与发展 【摘要】感光高分子是当今材料发展的一个重要课题，本文就感光高分子的研究现状及应用领域作了概述，并对其未来发展进行展望。 【关键词】感光性印刷工业电子工业 一、引言 当今世界上几乎所有的高分子化合物, 不管是天然的还是人工合成的, 都能在强烈的光线辐射下,缓慢地或快速地发生化学变化。“感光性高分子’堤专指那些在一定能量的光线照射下, 很快地发生变化的高分子材料。“光反应性高聚物”和“感光性树脂”以及“感光性高分子’提同义词, 中国更习惯称谓“感光性高分子”。其研究对象主要包括那些能够产生光聚合、光交联、光分解、光改性作用的高分子树脂和光反应预聚体, 以及受光照射后能够产生引发作用的光引发剂和增加感光性高分子感度的增感剂。 二、感光高分子的简介 2.1感光高分子概述 感光性高分子是指在吸收了光能后，能在分子内或分子间产生化学、物理变化的一类功能高分子材料。而且这种变化发生后，材料将输出其特有的功能。在光作用下能迅速发生化学和物理变化的高分子，或者通过高分子或小分子上光敏基团所引起的光化学反应（如聚合、二聚、异构化和光解等）和相应的物理性质（如溶解度、颜色和导电性等）变化而获得的高分子材料。 2.2感光性高分子材料的基本性能 对光的敏感性、成像性、显影性、膜的物理化学性能等。但对不同的用途，要求并不相同。如作为电子材料及印刷制版材料，对感光高分子的成像特性要求特别严格；而对粘合剂、油墨和涂料来说，感光固化速度和涂膜性能等则显得更为重要。
2.3感光高分子的分类 2.3.1根据光反应的类型分为光交联型、光聚合型、光氧化还原型、光分解型、光二聚型等； 2.3.2根据感光基团的种类分未重氮型、叠氮型、肉桂酰型、丙烯酸酯型等； 2.3.3根据物性变化分为：光致不溶型、光致溶解型、光降解型等； 2.3.4根据骨架聚合物种类分为：聚乙烯醇型、聚酯型、尼龙型、丙烯酸酯型、环氧型、氨基甲酸酯型等； 2.3.5据聚合物的形态和组成分类：感光性化合物（增感剂）+ 高分子型，带感光基团的聚合物型，光聚合型等。 2.4应用现状 随着现代科学技术的发展，感光性高分子发展成了功能高分子中用途最广的一种。这与感光性高分子作为新材料在各种领域中得到广泛应用有关。特别是近年来信息科学和信息工业的发展有力地促进了光物理和光化学科学研究的进步，而信息科学所涉及的印刷图像术、复制技术和微细加工及光刻技术等不断对感光高分子及有关材料提出新的要求，有力地推动了感光性高分子的发展。最近不但在成像材料，如照相、复印、印刷、集成电路中获得重要应用，在塑料、纤维、医疗、生物化学、涂料和胶黏剂等方面也都取得了重要地位。 三、感光高分子应用领域 3.1感光性高分子在印刷工业的应用 无论从过去、现在和将来的角度来看印刷工业，它都将是感光性高分子的主要应用方面。感光性高分子材料可用于制备光固化型纸张上光油和光固化油墨。用感光性高分子制作的印刷版材不仅分辨力高而且使用方便，已逐步代替传统的铅字和铜锌版。现在用酚醛树脂和双叠氮化台物的混合物来制备的Ps版，其分辨力可达l～2 u m。现在利用激光一次性直接制版已成为印刷工业的主攻方向。 3.2感光性高分子在电子工业的应用 感光性高分子在电子工业及微电子工业的应用极广，这主要是光刻胶在制造大规模集成电路被开发和应用以后发展起来的。传统的光刻胶有重铬酸系抗蚀
功能高分子材料 教学目的： 1.了解新型有机高分子材料在日常生活、工农业生产、科学研究等方面的重要作用． 2.了解功能高分子材料、复合材料等的主要用途。 3. 通过对新材料结构和功能的介绍，激发学生学习化学的兴趣，充分调动学生学习化学的积极性。 教学重点、难点：功能高分子材料的代表物的结构特点和重要性能 课时划分：一课时 探究建议：阅读与交流：高分子膜、导电塑料、可降解塑料、医用高分子、高分子涂料、液晶显示材料（LCD）的性能与应用。 教学过程： 【思考】地球表面有大约四分之三被水覆盖着，然而我们还说水资源缺乏，为什么? 【提问】如果我们能把海水变为淡水，那就解决了水资源贫乏的问题，如何实现这一设想呢? 【演示】微机演示模拟海水的淡化处理 【板书】功能高分子材料 【过渡】那么什么是功能高分子材料呢？如何来分类呢？ 【板书】一．认识功能高分子材料 【讲解】功能高分子材料的定义及其分类 【投影】几幅功能高分子材料的图片。 【讲解】分别介绍结构功能高分子材料和复合功能高分子材料并且举例。 【过渡】功能高分子材料数目众多，构成功能高分子材料的分子可以分为哪些类呢？ 【板书】二．常见的功能高分子的分类 【投影】常见的功能高分子分类表 【过渡】给大家几种功能高分子材料，请大家来归类。 光敏高分子材料：夜光表的发光元件，隐形眼镜，光固化涂料，视频器的感光镜头，照相机的感光元件。 高吸水性树脂:保湿滋润霜,卫生巾,做面巾纸的树脂，高效抗旱剂。 导电高分子材料：导电胶带，电热恒温地毯，导电膏药。 【过渡】前面我们提到的尿不湿属于哪一类功能高分子材料？ 【问题】尿不湿真的可以“尿而不湿”么? 【实验】尿不湿的吸水能力与尿布的吸水能力对比。 【结论】尿不湿的吸水能力强。 【问题】为什么尿不湿的吸水能力强呢? 【问题】那么尿不湿是如何合成的呢？ 【板书】三．尿不湿的研制 【讲解】尿不湿的研制的方法 【分组活动】如果你是设计师,请根据方法二,设计合成尿不湿的流程图(重点是化学反应原理) 【展示】尿不湿的合成流程示意图 【过渡】现在用的尿不湿比尿布好很多，是不是尿不湿没有缺点呢？未来是否还会有更先进的材料代替尿不湿呢？未来材料的发展趋势什么样子呢？
感光高分子材料及其实际应用 姓名**** （********* ） 摘要：序言所谓感光性高分子材料是指吸收光能后,可引起分子内或分子间的物理或化学变化,而这些变化可以加以利用的高分子功能材料。广义地说,除感光性树脂外,光导电材料,充电变换,光能储存以及光记录显示材料也都属于感光材料的范畴。但是在一般情况下,我们说感光材料是指感光性树脂,更严格地说是指用于电子部门的光致抗蚀剂。 关键字：感光高分子光化学光致抗蚀 1 引言 随着时代的发展，人类将进入一个信息时代。为了解决生产高速发展以及由此所产生的能源、环境等一系列的问题，更需要用高科技的方法和手段来生产新型的、功能化的产品，以获得各种优良的综合性能。今年来新型功能材料层出不穷，得到了突破性的进展。 日本和欧美各国对新型功能材料的研究十分注重，这是因为功能材料是能源、计算机、通讯、电子、激光等现代科学的基础，功能材料在未来的实惠发展中具有重大战略意义。 近十年来，功能材料成为材料科学和工程领域中最为活跃的部分。每年以5%以上的速度增加，相当于每年有1.25万种新材料问世。未来世界需要更多性能优异的功能材料，他们正在渗透到现在生活的各个领域。 其中，感光性高分子发展成了功能高分子中用途最广的一种。这与感光性高分子作为新材料在各种领域中得到广泛应用有关。特别是近年来信息科学和信息工业的发展有力地促进了光物理和光化学科学研究的进步，而信息科学所涉及的印刷图像术、复制技术和微细加工及光刻技术等不断对感光高分子及有关材料提出新的要求，有力地推动了感光性高分子的发展。最近不但在成像材料，如照相、复印、印刷、集成电路中获得重要应用，在塑料、纤维、医疗、生物化学、涂料和胶黏剂等方面也都取得了重要地位。 2 感光高分子
光敏高分子材料 叶青 080712120 长春理工大学 130022 摘要：光敏高分子材料是光化学和光物理科学的重要组成部分，在光或射线作用下能迅速发生化学变化或物理变化的高分子材料。近年来发展迅速，并在各个领域中获得广泛应用，本文简述了光敏高分子材料的概述、分类及光致变色材料等。 关键词：光敏；材料；分类；光致变色 Abstract: photosensitive polymer materials is an important part of photochemical and photo physical science, under the action of light or rays can quickly polymer materials experiencing chemical or physical change. In recent years has developed rapidly, and used in various fields, this article tries to sketch an overview of the photosensitive polymer materials, classification and photochromic materials. Keywords: photosensitive; material; classification of photochromic 1 光敏高分子材料概述 敏高分子材料也称为光功能高分子材料，是指在光参量的作用下能够表现出某些特殊物理或化学性能的高分子材料。如，吸收光能后发生化学变化的光敏高分子材料有：光致刻蚀剂和光敏涂料（发生光聚合、光交联、光降解反应等），光致变色高分子材料（发生互变异构反应，引起材料吸收波长的变化）；吸收光能后发生物理变化的光敏高分子材料有：光力学变化高分子材料（引起材料外观尺寸变化），光导电高分子材料（可增加载流子而导），非线性光学材料（发生超极化而显示非线性光学性质），荧光发射材料（将光能转换为另外一种光辐射形式发出）等。光敏高分子材料是光化学和光物理科学的重要组成部分，近年来发展迅速，并在各个领域中获得广泛应用。 1.1高分子光物理和光化学原理 许多物质吸收光子以后，可以从基态跃迁到激发态，处在激发态的分子容易发生各种变化。如果这种变化是化学的，如光聚合反应或者光降解反应，则研究这种现象的科学称为光化学；如果这种变化是物理的，如光致发光或者光导电现象，则研究这种 现象的科学称为光物理。研究在高分子中发生的这些过程的科学我们分别称其为高分 子光化学和高分子光物理。高分子光物理和光化学是研究光敏高分子材料的理论基础。激发能的耗散激发态分子的激发能，有三种可能转化方式。即：发生光化学反应；以发射光的形式耗散能量；通过其他方式转化成热能，后两种方式称为激发能的耗散。激发能耗散的方式有许多种。光引发剂和光敏剂光引发剂和光敏剂，均能促进光化学反应的进行。但是，光引发剂是吸收光能后跃迁到激发态，当激发态能量高于分子键断裂能量时，断键产生自由基，光引发剂则被消耗；而光敏剂是吸收光能后跃迁到激发态，然后发生分子内或
感光性高分子是指在吸收了光能后，能在分子内或分子间产生化学、物理变化的一类功能高分子材料。而且这种变化发生后，材料将输出其特有的功能。从广义上讲，按其输出功能，感光性高分子 包括光导电材料、光电转换材料、光能储存材料、光记录材料、光致变色材料和光致抗蚀材料等。其中开发比较成熟并有实用价值的感光性高分子材料主要是指光致抗蚀材料和光致诱蚀材料，产品包括光刻胶、光固化粘合剂、感光油墨、感光涂料等。所谓光致抗蚀，是指高分子材料经过光照后，分子结构从线型可溶性转变为网状不可溶性，从而产生了对溶剂的抗蚀能力。而光致诱蚀正相反，当高分子材料受光照辐射后，感光部分发生光分解反应，从而变为可溶性。如目前广泛使用的预涂感光 版，就是将感光材料树脂预先涂敷在亲水性的基材上制成的。晒印时，树脂若发生光交联反应，则溶剂显像时未曝光的树脂被溶解，感光部分树脂保留了下来。反之，晒印时若发生光分解反应，则曝光部分的树脂分解成可溶解性物质而溶解。作为感光性高分子材料，应具有一些基本的性能，如对光的敏感性、成像性、显影性、膜的物理化学性能等。但对不同的用途，要求并不相同。如作为电子材料及印刷制版材料，对感光高分子的成像特性要求特别严格；而对粘合剂、油墨和涂料来说，感光固化速度和涂膜性能等则显得更为重要。光刻胶是微电子技术中细微图形加工的关键材料之一。特别是近年来大规模和超大规模集成电路的发展，更是大大促进了光刻胶的研究和应用。 印刷工业是光刻胶应用的另一重要领域。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术，以后才用于电子工业的。与传统的制版工业相比，用光刻胶制版，具有速度快、重量轻、图案清晰等优点。尤其是与计算机配合后，更使印刷工业向动化、高速化方向发展。感光性粘合剂、油墨、涂料是近年来发展较快的精细化工产品。与普通粘合剂、油墨和涂料等相比，前者具有固化速度快、涂膜强度高、不易剥落、印迹清晰等特点，适合于大规模快速生产。尤其对用其他方法难以操作的场合，感光性粘合剂、 油墨和涂料更有其独特的优点。例如牙齿修补粘合剂，用光固化方法操作，既安全又卫生，而且快速便捷，深受患者与医务工作者欢迎。感光性高分子作为功能高分子材料的一个重要分支，自从1954年由美国柯达公司的Minsk等人开发的聚乙烯醇肉桂酸酯成功应用于印刷制版以后，在理论研究和推广应用方面都取得了很大的进展，应用领域已从电子、印刷、精细化工等领域扩大到塑料、纤维、医疗、生化和农业等方面，发展之势方兴未艾。本章将较为详细地介绍光化学反应的基础知识与感光性高分子的研究成果。 感光性高分子所涉及的光化学反应绝大多数是通过增感剂的能量传递而实现的，因此，我们在以3感光性高分子材料 3.1感光性高分子的分类
感光高分子材料 姓名于小杰 （常州轻工职业技术学院常州 213164） 摘要：从感光性高分子诞生以来，人们为了获得更高感度的材料做了不懈的努力。当代的印刷工业为了彻底抛弃对银盐的依赖，正在努力开发新型的电子计算机工业也对感光性高分子的感度以及问道性提出了前所未有的要求，而激光技术的发展已提供了必要的手段。所以如何提高感光性高分子的感度仍僵尸感光性高分子的主要课题 关键词：感光性树脂；高分子材料；显示材料；特性曲线 所谓感光性高分子材料是指吸收光能后,可引起分子内或分子间的物理或化学变化,而这些变化可以加以利用的高分子功能材料。广义地说,除感光性树脂外,光导电材料,充电变换,光能储存以及光记录显示材料也都属于感光材料的范畴。但是在一般情况下,我们说感光材料是指感光性树脂,更严格地说是指用于电子部门的光致抗蚀剂。由于感光性高分子的使用技术和新材料的研制发展非常迅速,因此基础研究、基本的物性数据以及性能评价技术等方面就显得有些欠缺。本文准备探讨有关感光性高分子材料的基本性能以及与性能评价技术有关的现状问题 1感光高分子应具有的性能 光致抗蚀剂的主要性能是:光照射时,可形成图象并且可由高分子膜形成耐腐蚀性膜。一般要求这种材料具有耐化学试剂的性能。表1列举了感光高分子材料应具有的主要性能。 由于感光高分子材料的使用遍及许多领域,不同的用户,对于表1所列各项性能的要求亦不同,因此不能一概而论。另外上述各项的取舍也应根据各性能的重要性不同而不同。例如,作为电子和印刷制板材料,对图象特性要求很严格,作为光敏胶粘剂,紫外线固化油墨以及涂料等部门,对图象性能,如感光度(光硬化速度)有一定的要求,但更重要的是成膜特性和化学特性。下面我们拿属于图象特性的反差来作具体的说明。在集成电路和印刷电路板的制做中,要求得到图象边缘轮廓清晰的高解象力图象,因此用于这一部门的感光材料应具有较高的反差。在树脂凸板印刷中,要得到浮雕型膜厚图象,因此要求有较低的反差。而在作为情报记录的全息照相中,要求有一定的精细膜厚度和灰雾度。在感光材料的涂层特性中,对于耐药品性和耐电镀性的要求,随着一定的蚀刻和电镀配方以及处理条件而变化。在感光高分子材料的各性能之间,有的相互联系,有的相互制约。例如,解象力反差以及显影性之间有相互关联性,用于精密加工的抗蚀剂,要调制具有窄分子量分布的感光高分子材料;为了使显影
光致变色高分子材料 摘要光致变色高分子是一类新型的功能高分子材料这类材料经光照后, 其化学性能, 与物理性能特别是在颜色方面会发生可逆的变化本文对光致变色高分子的研究状况进行了较全面的综述, 文中对主要的光致变色高分子, 诸如聚甲亚胺型、硫卡巴踪型、偶氮苯型、苟二酮型、邃漆型和含螺结构型等进行了讨论。关键词：光致变色高分子原理种类合成应用 引言 高分子材料的研究与应用己给人类带来了巨大的益处, 迄今科学家们仍不遗余力开拓多种新型的高分子材料, 光致变色高分子材料就是近年来受到人们瞩目的新型功能高分子材料之一光致变色材料的研究始于本世纪初叶, 人们在对功能性染料的研究中发现多种物质在不同波长的光照射时呈现不同的颜色, 有的在可见光照射下产生颜色变化, 停止光照后又能回复原来的颜色这些现象引起高分子研究者的注意, 于是, 许多研究者们把光致变色的功能性染料引入到高分子的侧链或主链中, 或与高分子化合物共混, 从而开发出一系列具有光致变色特性的新型高分子材料功能性光致变色染料是小分子, 不便于制造成器件, 光致变色高分子恰恰在这方面有很大的优势, 因而更加促进了光致变色高分子的研究与开发。【1】 1 光致变色的基本原理 由于有机物质在结构上千差万异, 因而光致变色机理也多有不同宏观上可分为光化学过程变色和光物理过程变色两种。 光化学过程变色较为复杂, 可分为顺反异构反应、氧化还原反应、离解反应、环化反应以及氢转移互变异构化反应等等。 兹以侧链带偶氮苯的光致变色高分子为例, 这是典型的顺反异构变色机理在光作用下, 偶氮苯从稳定的反式转变为不稳定的顺式, 并伴随着颜色的转变, 后面我们将进一步说明。 关于光物理过程的变色行为, 通常是有机物质吸光而激发生成分子激发态, 主要是形成激发三线态, 而某些处于激发三线态的物质允许进行三线态一三线态的跃迁, 此时伴随有特征的吸收光谱变化而导致光致变色。
感光高分子材料 ——吉笑天 102410223 感光性高分子是指在吸收了光能后，能在分子内或分子间产生化学、物理变化的一类功能高分子材料。而且这种变化发生后，材料将输出其特有的功能。在光作用下能迅速发生化学和物理变化的高分子，或者通过高分子或小分子上光敏基团所引起的光化学反应（如聚合、二聚、异构化和光解等）和相应的物理性质（如溶解度、颜色和导电性等）变化而获得的高分子材料。它们吸收了光能之后，导致体系的分子内或分子间产生化学或物理变化： ?由液态转变成不溶性固态，称为光固化或光交链： ?溶解性起变化称为光交链。 ?变色或发光，称为光致变色或光致发光。 ?导电性起变化，称为光导性。 ?具有催化功能，称为光催化性。 ?对基材的附着力起变化，称为光敏胶。 ?高分子链段起降解作用，称为光降解。 感光性高分子材料从初期以快速干燥、固化为其技术特征，到了八十年代后期成了以光能利用，光化学反应为出发点赋于材料功能化，从而诞生了微电子工业、光通信工业、医用高分于一系列高科技产业的配套材料。
目前感光性高分子仍以紫外线和电子束为中心，可见光、激光、x射线、离子束、等离子体为辅助能源。其技术包括：印刷、涂复、粘结、蚀刻等；表面加工的材料为纸张、木材、塑科、陶瓷、金属、玻璃、硅片等。近年来其应用领域从印刷包装、木材处理扩展到高科技领域如电子、通信、光学仪器、医用材料等方面。由此而产生了一系列产品：光固涂料、光敏油墨、光致抗蚀剂(又称光刻胶)、光固化胶粘剂、光固化封装材料、光敏填充科、感光制版材料、干膜光致抗蚀卷材、光致变色和光致发光材料…， 感光性高分子在电子工业及微电子工业的应用极广，这主要是光刻胶在制造大规模集成电路被开发和应用以后发展起来的。传统的光刻胶有重铬酸系抗蚀剂、聚乙烯醇肉桂酸酷系抗蚀剂、二叠氮蔡醒系抗蚀剂等，近年来聚亚酞氨系化合物由于其稳定性好，有一定的强度，较高感度，保存期长，正得到越来越多的青睐。 感光件高分子体系在光化学反应作用下，从液态转变成固态，以及线型可溶可熔的固态感光性高分子在光作用下转变为体型不溶性的功能，可统称为光固化光固化涂料，又称光敏涂料，是一种利用紫外光能引起涂料树脂分子间的化学聚合反应，从而使液体状的光固化涂料树脂快速固化成膜的特种涂料。光固化涂料不同于其他类型的涂料品种之根本特征在于它的固化成膜必须经受紫外光线的照射，在强紫外光线的照射下，光固化涂料可在几秒钟或几分钟内快速固化成膜，在日光照射下也可缓慢地固化成膜，但如果没有紫外光线的直接照射，光固化涂料可在很长的时间内不能固化成膜，涂层将长期
感光性高分子材料
感光性高分子材料 简史 当今世界上几乎所有的高分子化合物, 不管是天然的还是人工合成的, 都能在强烈的光线辐射下,缓慢地或快速地发生化学变化。“感光性高分子”是专指那些在一定能量的光线照射下, 很快地发生变化的高分子材料。 “光反应性高聚物”（photoreactive highpolymer）和“感光性树脂”(photosensitive resin)以及“感光性高分子”是同义词, 中国更习惯称谓“感光性高分子”。其研究对象主要包括那些能够产生光聚合、光交联、光分解、光改性作用的高分子脂和光反应预聚体, 以及受光照射后能够产生引发作用的光引发剂和增加感光性高分子感度的增感剂。 尽管在1823年己经发现了用天然沥青涂料制作的照相布景在强光的长期照射下, 产生了交联现象,但首次应用光固化原理, 将不饱和酸类和不饱和酮类涂料制成图像来刻蚀标牌的工作始于1930年。从1940年开始, 用感光性高分子制成的光刻胶已大量应用于印刷电路工业。1947年以后, 光交联型感光性高分子己广泛应用在印刷工业的胶印技术上, 能印刷出非常逼真的艺术图片。本世纪60年代中期, 随着半导体技术的发展, 对集成电路的精细加工提出了越来越高的要求,相继研究和开发了各种类型的感光性高分子。目前己经能用感光性高分子加工分辨力为0.1μm精度,并能够经受各种化学腐蚀的光
刻胶。 感光性高分子的发展历史虽然不长, 但近年发展却非常迅速。目前, 不仅有光聚合型、光交联型, 还有光分解型其受光照的范围也由仅对紫外光感光, 发展到能感受能量较高的光—远紫外光、射线、电子束、激光等。另外, 感光性高分子的敏感度也大大提高,近年来己涌现出在可见光区域内感光的感光性高分子, 以及激光直接扫描的高速感光性高分子同时,感光性高分子的聚合反应也从单一的光引发产生自由基聚合, 发展到由光引发产生阳离子聚合此外还出现了许多种“化学增幅”型感光性高分子。图1为感光性高分子的发展简图。 感光性高分子学科是现代电子科学的基础、现代超细加工的基础、现代印刷技术的基础、现代高速固化涂料和高速固化油墨的基础、高速固化粘结剂的基础, 与现代微电子技术、计算机技术、现代印刷技术相互关联, 共同成为当今科学技术发展的重要领域。 分类 对于感光性高分子的分类并没有统一的说法, 在此分别列出永松元太郎在其《感光性高分子》一书中提出的及我个人的一些不成熟的看法。 永松元太郎在其书中所提的设想如下：
感光高分子材料及其实际应用 摘要：感光高分子是新型功能高分子材料的一种，在当代社会有着广泛的应用的，对它的研究也就有着深远的意义。其中的光致抗蚀材料已经在实际生活中的到了广泛的应用。 关键字：感光高分子光化学光致抗蚀 Abstract: Photosensitive polymer is a new kinds of functional polymer materials, which has a wide range of applications in contemporary society, so the research of photosensitive polymer has far-reaching significance. photochemistry photoresist material has been extensive applied in our real life. Key Words: Photosensitive Polymers photochemistry photoresist 1 引言 随着时代的发展，人类将进入一个信息时代。为了解决生产高速发展以及由此所产生的能源、环境等一系列的问题，更需要用高科技的方法和手段来生产新型的、功能化的产品，以获得各种优良的综合性能。今年来新型功能材料层出不穷，得到了突破性的进展。 日本和欧美各国对新型功能材料的研究十分注重，这是因为功能材料是能源、计算机、通讯、电子、激光等现代科学的基础，功能材料在未来的实惠发展中具有重大战略意义。 近十年来，功能材料成为材料科学和工程领域中最为活跃的部分。每年以5%以上的速度增加，相当于每年有1.25万种新材料问世。未来世界需要更多性能优异的功能材料，他们正在渗透到现在生活的各个领域。 其中，感光性高分子发展成了功能高分子中用途最广的一种。这与感光性高分子作为新材料在各种领域中得到广泛应用有关。特别是近年来信息科学和信息
感光性高分子的应用 学校名称：华南农业大学 院系名称：材料与能源学院 时间：2017年2月27日
感光性高分子材料的应用：光敏涂料、射线固化涂料、感光性油墨、光致抗蚀剂、印刷制版用感光性树脂、射线固化胶粘剂、光降解塑料、其他方面的应用。 1.光敏涂料和射线固化涂料 传统的涂料是溶剂型的，有些涂料中溶剂的含量高达50%以上。这些涂料在干燥成膜的过程中一是靠溶剂的自身的蒸发，二是依靠烘烤，它们都是引起大气污染的主要祸首之一。不仅这些溶剂作为资源不能再生利用，烘烤涂料又消耗了能源。随着各国环保法规的制订和实施日益严格，溶剂型涂料的产量比重逐渐在下降，取而代之的新型涂料主要有四种：高固化涂料、水性涂料、粉末涂料及光射线固化涂料。其中射线固化涂斜是一种公认的四E染到即具有优异的性能（excellence of finish)、符合生态保护要求(Ecology)、节省能源（Energy)、具有经济性(Economy)。 射线固化涂料的应用领域 （1)木材加工：填充腻子，表面涂层：装饰纸贴面的涂层。 （2）塑料加工：PVC地板表面耐磨涂层；有机玻璃板，聚碳酸酯板材表面增硬涂层，塑料件表面蒸铝的预处理层，塑料件表面装饰涂层，增强塑科件表面装饰涂层。 （3）金属加工：防锈涂层，干法电镀的底涂层，金属制品的装饰涂层。 （4）光导纤维的增强涂层。
(5)纸张、印刷品加工：纸张防水涂层，印刷品上光涂层，高级纸张制造。 （6）电子电氧：半导体管总芯、集成电路芯片、电子元器件表面涂层；太阳能电池、发光元件防潮绝缘涂料。 (7)医学：口腔防龈涂料（牙齿颌面点隙裂沟封密剂)，四环素齿的表面涂料。 2.感光性油墨 用感光性树脂制成的油墨能用紫外光和电子束快速地使之干燥，而且，整个过程是在室温和低温下进行，不会造成印刷品的挠曲、变形。 感光性油墨的优点及用途 3.印刷制版用感光性树脂 感光性树脂直接通过感光作用制成浮雕深度至少在0.2毫米以上的
感光性高分子的组成 学校名称：华南农业大学 院系名称：材料与能源学院 时间：2017年2月27日
感光性高分子材料的组成 ·感光性高分子材料体系一般组成如下： ·感光性树脂（高分子预聚体）——主要成膜材料 ·活性稀释剂（乙烯基化合物——次要成膜材料 ·光引发剂（安息香或二苯甲酮衍生物）——反应引发剂 ·光学增感剂（叔胺、季铵盐）——反应加速剂 ·阻聚剂（对羟基苯甲醚等）——贮存稳定剂 ·添加剂（消泡剂）——辅助成膜材料 ·颜料——着色剂 ·填料——增强 感光树脂指利用某些聚合物具有光分解的特性，或某些单体具有光聚合或光交联的特性而产生图像的非银感光材料。感光树脂具有感光性是因含感光性官能团。由于含有不同类型的感光基团，感光树脂可以发生不同的光化学反应，有光分解、光交联和光聚合等。在实用的感光树脂体系中，也可能同时发生两种变化，如光聚合和光交联，光分解和光交联等。 活性稀释剂又称反应性溶剂。既能溶解或分散成膜物质，又能在涂料成膜过程中参与成膜反应，形成不挥发组分而留在涂膜中的一类化合物。主要用于高固体分和无溶剂涂料体系中。可分为:缩水甘油类，用于无溶剂环氧漆；端二(或三、四)丙烯酸酯类，用于光固化涂料。
光引发剂(photoinitiator)又称光敏剂(photosensitizer)或光固化剂(photocuring agent)，是一类能在紫外光区(250～420nm)或可见光区(400～800nm)吸收一定波长的能量，产生自由基、阳离子等，从而引发单体聚合交联固化的化合物。 光学增感剂是在乳剂中加入微量的增感染料而成的。由于染料被吸附于卤化银表面，扩大了吸收色光的范围，因而扩大了感色性，提高了感光度。 阻聚剂是一种工业助剂，通常用于防止聚合作用的进行。阻聚剂分子与链自由基反应，形成非自由基物质或不能引发的低活性自由基，从而使聚合终止。能使烯类单体的自由基聚合反应完全终止的物质，这种作用称阻聚。 颜料就是能使物体染上颜色的物质。颜料有可溶性的和不可溶性的，有无机的和有机的区别。无机颜料一般是矿物性物质，人类很早就知道使用无机颜料，利用有色的土和矿石，在岩壁上作画和涂抹身体。有机颜料一般取自植物和海洋动物，如茜蓝、藤黄和古罗马从贝类中提炼的紫色。 填料泛指被填充于其他物体中的物料。在化学工程中，填料指装于填充塔内的惰性固体物料，例如鲍尔环和拉西环等，其作用是增大气-液的接触面，使其相互强烈混合。在化工产品中，填料又称填充剂，是指用以改善加工性能、制品力学性能并（或）降低成本的固体