感光高分子材料及应用
3感光性高分子_900207985
钴源装置—需要有严格的安全防护
光引发聚合
从计算机说起
• 1946年，世界第一台电子计算机问世，用18000只电子管组 装而成，总质量达30多吨，占地150m2； • 为使计算机体积小、质量轻，人们把许多晶体管和连线集成 在硅基片上，出现了集成电路。芯片是集成电路的心脏，指 甲盖大小的芯片上往往集成了几千万个器件，如此精密的材 料该如何制造？这离不开光刻技术。
阿累尼乌斯
• 斯万特· 奥古斯特· 阿尼乌斯（ Svante August Arrhenius），瑞典 物理化学家。 • 电离理论的创立者，提出著名的 阿累尼乌斯方程，获得1903年的 诺贝尔化学奖。
lnk=lnk0-Ea/RT 或
由公式可推算出温度升高10℃，化学反应速度约加快一 倍，推动了化学动力学的研究。
22
一些常见的低聚物 （两端以丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基封端） • 环氧树脂型
• 聚氨酯型
CH3 OCONH NHCOO CH3 OCONH CH2CH2O CH NHCOCH m 2 CH2 CH2CH2O CH CH2OCOC m 2 CH2
NHCOO CH3
一些常用的多官能度光聚合单体
名 称 结构式
氧化还原体系
卤化物 色素类 有机金属化合物 金属羰基类
－
300～400 400～700 300～450 360～400
铁(II)/过氧化氢
卤化银；溴化汞；四氯化碳 四溴萤光素/胺；核黄素；花菁色素 烷基金属类 羰基锰
金属氧化物
光功能高分子材料
吸收光能后的活化。当分子吸收光能后，只要有足
够的能量，分子就能被活化。
分子的活化有两种途径，一是分子中的电子受
光照后能级发生变化而活化，二是分子被另一光活
化的分子传递来的能量而活化，即分子间的能量传
递。下面我们讨论这两种光活化过程。
5 分子的电子结构 按量子化学理论解释，分子轨道是由构成分子
电荷转移跃迁示意图
在分子间的能量传递过程中，受激分子通过 碰撞或较远距离的传递，将能量转移给另一个分 子，本身回到基态。而接受能量的分子上升为激 发态。因此，分子间能量传递的条件是： (1) 一个分子是电子给予体，另一个分子是电 子接受体； (2) 能形成电荷转移络合物。
分子间的电子跃迁有三种情况。 第一种是某一激发态分子 D* 把激发态能量转 移给另一基态分子A，形成激发态 A*，而 D*本身 则回到基态，变回 D。A* 进一步发生反应生成新 的化合物。
300 200 100
X射线 γ射线
10-1 10-3
化学键键能
化学 键能 /(kJ/mol) 键 O－ O N－ N C－ S C－ N 138.9 160.7 259.4 291.6 化学 键 C－Cl C－ C C－ O N－ H 键能 /(kJ/mol) 328.4 347.7 351.5 390.8 键能 /(kJ/mol) 413.4 436.0 462.8 607
化学键
C－ H H－ H O－ H C=C
2 光的吸收 发生光化学反应必然涉及到光的吸收。光的吸
收一般用透光率来表示，记作T，定义为入射到体
系的光强I0与透射出体系的光强I之比：
T I Io
如果吸收光的体系厚度为l，浓度为c，则有：
浅谈：功能高分子材料分类与性能应用
浅谈：功能高分子材料分类与性能应用功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
通常，人们对特种和功能高分子的划分普遍采用按其性质、功能或实际用途划分的方法，可以将其分为八种类型。
1、反应性高分子材料包括高分子试剂、高分子催化剂、高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。
2、光敏性高分子材料包括各种光稳定剂、光刻胶、感光材料、非线性光学材料、光电材料及光致变色材料等。
3、电性能高分子材料包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料及其他电敏感性材料。
4、高分子分离材料包括各种分离膜、缓释膜和其他半透明膜材料、离子交换树脂、高分子絮凝剂、高分子螯合剂等。
5、高分子吸附材料包括高分子吸附树脂、吸水性高分子等。
6、高分子智能材料包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH值、压力感应材料等。
7、医用高分子材料包括医用高分子材料、药用高分子材料和医用辅助材料等。
8、高性能工程材料如高分子液晶材料、耐高温高分子材料、高强度高模量高分子材料、阻燃性高分子材料、生物可降解高分子和功能纤维材料等。
常见的几种功能高分子材料离子交换树脂它是最早工业化的功能高分子材料。
经过各种官能化的聚苯乙烯树脂，含有H 离子结构，能交换各种阳离子的称为阳离子交换树脂，含有OH-离子结构能交换各种阴离子的称为阴离子交换树脂。
它们主要用于水的处理。
离子交换膜还可以用于饮用水处理、海水炎化、废水处理、甘露醇、柠檬酸糖液的钝化、牛奶和酱油的脱盐、酸的回收以及作为电解隔膜和电池隔膜。
高分子催化剂催化生物体内多种化学反应的生物酶属于高分子催化剂。
它具有魔法般的催化性能，反应在常温、常压下进行，催化活性极高，几乎不产生副产物。
近十年来，国内外多有研究用人工合成的方法模拟酶，将金属化合物结合在高分子配体上，开发高活性、高选择性的高效催化剂，这种高分子催化剂称为高分子金属催化剂。
感光高分子材料介绍
一、定义
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。
如： 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。
光化学过程：材料吸收光能后可能发生光化学反
应，从而改变材料的分子结构
光物理过程：材料吸收光能后也可能发生光物理
光 聚 合 性 单 体 + 高 分 子 化 合 物
单 独 光 聚 合 物
其 他 带 感 光 基 的 高 分 子
光 降 解 性 高 分 子
带 重 氮 基 和 叠 氮 基 的 高 分 子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
聚 乙 烯 醇 肉 桂 酸 酯 及 类 似 聚 合 物
其 他 的 感 光 性 化 合 物 + 高 分 子
重 氮 和 叠 氮 基 化 合 物 + 高 分 子
（2）芳香族重氮化合物 ＋ 高分子 有自由基和离子两种形式：
R R N2+ Xhv -N2 R +
+X
(Ⅰ)
+ X-
(Ⅱ)
已实用的芳香族重氮化合物： 双重氮盐 十 聚乙烯醇感光树脂
R ClN2 R N2Cl R R +2N2+2Cl
CH2
CH OH
n
+ Cl
CH2
CH O
n + HCl
R CH2 CH O + n + HCl
变化，改变材料的外观或物理性质。
凡是能够有效吸收特定波长的光辐射，进而发 生光化学或光物理过程，并表现出明显特殊有 用性质的高分子材料都可称为光敏高分子材料。
二、感光性高分子的分类
1、根据光反应的类型 光交联型，光聚合型，光分解型等。 2、根据感光基团的种类 重氮型，叠氮型，肉桂酰型，丙烯酸酯型等。 3、根据物理变化 光致不溶型，光致溶化型，光降解型，光导 电型，光致变色型等。
光功能高分子材料
30s后 ,再在室外暴晒 2～3 天 ,即失去强度 ,一碰就碎。光
降解材料主要可应用于两个方面 ,一是包装材料 ,二是农业应
用薄膜。
第五章 光功能高分子材料 1954年,美国柯达公司的Minsk等人开发出光功能高分子聚乙烯醇肉桂酸 酯,并成功应用于印刷制版 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. 概述 光敏涂料 光致抗蚀剂 光致变色高分子材料 主要内容 光导电高分子材料 5.1 概述 光功能高分子:也称感光性高分子,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.这种变化发生后,材料将输 出其特有的功能. 1,光功能高分子材料及其分类 按作用机理 光物理材料 光化学材料 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 光致抗蚀材料 光检测元件,光电子器件,静电复印,激光打印 聚合物型光电池 按其输出功能,感光性高分子包括 研究最成熟,最有实用价值,包括光刻胶,光固化粘合剂,感光油墨,感光涂 料 2,光化学反应原理 光是一种电磁波,在一定波长和频率范围内,它能引起人们的视觉,这部分 光称为可见光.广义的光还包括不能为人的肉眼所看见的微波,红外线,紫 外线,X 射线和γ射线等.
l i g h t ( P S ) *
( 激 发 态 生 成 ) ( P S ) * + 单 体 或 引 发 剂 初 级 自 由 基 + P S ( 基 态 )
常见的光敏剂 C O N CFra bibliotekH 3 C H 3 N H 3 C H 3 C C O 米蚩酮(MK) 二苯甲酮(BP) 当光源条件给定时,光引发剂和光敏剂 发生作用的要求 具有合适的吸收光谱(与光源匹配否)和消光系数 引发量子效率高 光敏剂,光引发剂及其断裂产物不参与链转移和链终止反应 . 光引发剂和光敏剂应有一定的热稳定性.与反应体系互溶,无毒,无气味以 及不使反应产物发黄等特性. (3)光交联 原料:线形高分子或线形高分子与单体 产物:不溶性的网状聚合物 应用:光固化油墨,印刷制版,光敏涂料,光致抗蚀剂 交联反应 链聚合 非链聚合 含双键 必须加光敏剂 带有不饱和基团的高分子:丙烯酸酯,不饱和聚酯,不饱和聚乙烯醇衍生物, 不饱和聚酰胺等 硫醇与烯烃分子.(加聚反应) 饱和高分子.(链转移作用,夺氢或卤原子,产生活性中心,或光解断裂产生 自由基)(卤代聚合物,含硫高分子)
高分子材料在光电子学领域的应用
高分子材料在光电子学领域的应用随着科技的飞速发展，高分子材料在光电子学领域的应用也越来越广泛。
光电子学作为一门交叉学科，涉及光学、电学、材料学等多个领域，高分子材料在其中发挥了重要作用。
一、高分子材料的特性在光电子学中的应用高分子材料具有重要的特性，如高弹性、高透光性、高耐磨性、高机械强度等。
这些特性使得高分子材料在光电子学中的应用十分广泛。
例如，在光学仪器制造中，高透光的聚合物材料可以被用于制造镜片、透镜等元件。
而高弹性材料则可以被用来制造弹性体，以便在光学仪器运动时对其进行减震和稳定。
此外，高分子材料还可以被用来制造光纤、光纤放大器等光通信器件。
二、高分子材料在光电子学中的应用案例1. OLED显示器OLED显示器是当前市面上广泛应用的高端显示器之一，其性能优异，显示效果出色。
而其复杂制造工艺中，高分子材料扮演了重要角色。
例如，在OLED显示器的制造过程中，高分子有机材料被用来制造有机发光二极管的发光层，这种发光层不仅具有高发光效率，而且还具有高稳定性和长使用寿命。
2. 柔性显示器柔性显示器是近年来备受瞩目的新型显示器，其采用了柔性基底材料，使其能够在弯曲和扭曲状态下继续实现正常的显示效果。
而柔性基底材料中，高分子材料同样可以发挥价值。
例如，在柔性显示器的制造过程中，高分子薄膜可以被用作制造基底材料，这些材料具有轻质、柔性等特性，能够有效提升柔性显示器的可靠性和稳定性。
3. 光电压敏器件光电压敏器件是一类能够将光电能量转化成电信号的器件。
而在这些器件中，高分子材料通常被用来作为感光材料、电极材料等。
例如，在光电压敏传感器的制造过程中，高分子感光材料可以被用来制造传感器的光电转换元件，这些元件具有高感度、高速度等特性，能够实现对不同光强和光波长的快速响应。
三、高分子材料在光电子学领域的未来发展随着科技的不断进步，高分子材料在光电子学领域的应用将会更加广泛和深入。
例如，随着柔性光电子的兴起，高分子材料在柔性电子器件中的应用将会更加多样化和创新化。
感光性高分子的应用(精)
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毫米以上的印版，代替了金属。
由于其吸墨、耐磨性都比金属好，而且和先进的电子排版、新闻传真技术可以联用，满足了印刷工业向高速、精细化发展的需要。
光功能高分子材料综述
常州轻工职业技术学院毕业论文课题名称：感光高分子材料系别：轻工工程系专业：__ 高分子材料加工技术__ _班级：10工艺试点学生姓名：刘振杰指导教师：卜建新感光高分子材料【摘要】本文主要介绍了感光高分子的发展简史以及感光高分子的分类和在日常生活中、工业中的应用，主要研究重氮树脂型光敏材料、自组装型超薄胶印版、化学增幅与无显影光刻胶及刻蚀技术，和当今感光高分子的主要研制课题。
【关键词】感光高分子感光聚合物光致变色高分子一、简介随着现代科学技术的发展，感光高分子材料越来越受到重视。
所谓感光高分子材料就是对光具有传输、吸收、存储和转换等功能的高分子材料。
二、研究方向21世纪人类社会将进入高度信息化的社会，光与半导体相融台的高技术将引人注目。
高分子材料的感光特性引起科学界和工业界的兴趣。
高分子材料的功能特性主要有：①化学变换功能(感光树脂、光学粘接剂、光硬化剂等)。
②物理变换功能(塑料光纤、光盘、非球面透镜、非线性光学聚合物、超导聚合物等)。
②医学化学功能(抗血栓性聚合物人工畦器等)。
④分离选择功能(微多 L膜、逆透过膜等) 由此可见，具有感光的高分子材料占居多数，它们的产品在市塌占有的份额很大。
像非线性高分子材料这样的尚未达到实用化的高分子材料更是为数众多该材料的通感光与光的化学、物理变化功能是有很大差别的。
前者的典型代表是光纤和各种透镜。
对这些材料不殴要求透明性强。
如要求、光纤材料从可见光到近红外光范围内的透明性极其严格。
标准的塑料光纤(POF)是由PMMA制成的，具c—H 基，故不能避免红外吸收。
为了提高透明性而研制羝化物光纤。
用于制作透镜的材料必须具南高范围的折射率和分散特性这一点，有机高分子材料与无机玻璃类材料相此，者处于劣势。
塑料材料具有优良的成形性，宜用来生产诸如形状复杂的非球面透镜等高性能透镜。
CD用的透镜，主要是用PMMA材料制作。
制作透镜用的PMMA工业材料市塌规模看好要求它具有优良的耐热性和低的吸水性其中具有脂环式结构的塑料市埸将有扩大趋势。
功能高分子材料-4(感光)
N + N2
18
19
（a）水溶性芳香族双叠氮类感光高分子
N3
CH CH
N3
SO3Na
SO3Na
4, 4'-二叠氮芪 -2, 2'- 二磺酸钠
N3 NaO3S
N3
SO3Na
1, 5-二叠氮萘 -3, 7-二磺酸钠
它们可与水溶性高分子或亲水性高分子配合组 成感光高分子。常用的高分子有聚乙烯醇、聚乙烯 吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、甲基纤维素、乙烯醇—马 来酸酐共聚物、乙烯醇—丙烯酰胺共聚物、聚乙烯 醇缩丁醛、聚醋酸乙烯酯等。
是真正的感光性高分子。因为在这些材料中，高分 子本身不具备光学活性，而是由小分子的感光化合 物在光照下形成活性种，引起高分子化合物的交 联。在本节中将介绍真正意义上的感光高分子，在 这类高分子中，感光基团直接连接在高分于主链 上，在光作用下激发成活性基团，从而进一步形成 交联结构的聚合物。
23
（1）感光基团的种类
O CH CH C
O
或
C CH CH
+N
CH CH
CO C N
CO CH
N3 ,
SO3N3
N2+
300~400
250~400
视R而定 200～400 260～470 300～400
25
（2）具有感光基团的高分子的合成方法 通过高分子反应在聚合物主链上接上感光基团 通过带有感光基团的单体进行聚合反应而成
2
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。
光敏高分子
❖㈠光交联型
❖ 采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料,在光的作用下,其分子中的双键 被打开，并使链与链之间发生交联，形成一种不溶性的网状结构，而起 到抗蚀作用，这是一种典型的负性光刻胶。柯达公司的产品KPR胶即属
此类。
❖负性光刻胶
❖ 树脂是聚异戊二烯，一种天然的橡胶；溶剂是二甲 苯；感光剂是一种经过曝光后释放出氮气的光敏剂， 产生的自由基在橡胶分子间形成交联。从而变得不 溶于显影液。负性光刻胶在曝光区由溶剂引起泡涨； 曝光时光刻胶容易与氮气反应而抑制交联。
5）粘结力：涂层和低物的粘结力 影响：相容性，界面接触程度，涂层表面张力，固化条件。
三. 感光高分子体系的设计与构成 从高分子设计角度考虑，首先引入感光性化合物（基团），形式如下：
1）将感光性化合物加入到高分子中：
线性高分子 小分子感光化合物
物理混合
感光高分子
线性高分子：含有活泼氢的线性高分子 含有双键的不饱和高分子
例如：光二聚交联抗蚀剂
❖ 聚肉桂酸酯类光刻胶。在之外光线下发生光 交联反应，常加入5-硝基厄、芳香酮作增感 剂，是良好的负性光刻胶。
再如：环化橡胶抗蚀剂
❖ 环化橡胶双叠氮体系光刻胶，也是一种负性 光刻胶。是利用芳香族双叠氮化合物作为环 化橡胶的交联剂，属于聚合物加感光化合物 型光刻胶。
❖ 叠氮类化合物在紫外光照射下发生分解，析 出N2，并产生氮烯（nitrenen，RN：），它 有很强的反应能力，可向不饱和键加成，还 可插入C-H和进行偶合。
光敏高分子的分类：
（1）光敏涂料： 当聚合物在光照射下可以发生光聚合或光交联反应，有快速光 固化性能。
（2）光成像材料（光刻胶photoresist——印刷线路板、印刷板） 在光的作用下可以发生光化学反应（光交联或降解），反应后溶 解性能发生显著变化的聚合材料，具有光加工性能，可以作为成 像体系的光敏材料。
感光性高分子材料
感光性高分子材料感光性高分子材料是一种能够对光线产生响应的材料，它在光的照射下可以发生一系列的光化学反应和物理变化。
这种材料在光电子、光化学、光子学等领域有着广泛的应用，并且随着科技发展的进一步推动，其应用前景更加广阔。
感光性高分子材料的基本结构通常包含有各种光敏单体、光致引发剂、稳定剂等组分。
其中，光敏单体是最基本的组分之一，它具有发生光化学反应的活性基团，包括各种不同结构的酮、醛、烯、炔等。
这些活性基团的结构和性质决定了感光性高分子材料的感光特性和应用领域。
感光性高分子材料在光电子领域的应用主要有光刻、光阻、激光打印等。
光刻是一种通过在光敏性高分子材料上进行曝光和显影来制备微细结构的技术，广泛应用于集成电路制造、微纳加工等领域。
光阻则是一种在光敏性高分子材料上形成的光学图形，在制备光电子元器件时用于光刻、腐蚀等工艺步骤。
激光打印技术则是利用光敏性高分子材料的高过电子离域性质，在光敏层上形成图案，实现高清晰度的打印效果。
另外，在光化学领域，感光性高分子材料也有广泛的应用。
例如，在光聚合反应中，光敏性高分子材料可以作为光引发剂，通过紫外光或可见光的照射来引发单体的聚合反应，从而得到聚合物材料。
这种技术在3D打印、光固化胶水等领域有着重要的应用。
此外，在光敏性高分子材料中加入特定的染料或荧光物质，还可以实现光学储存、光刻记录和数据存储等功能。
光子学是另一个感光性高分子材料的重要应用领域。
感光性高分子材料可以用于制备光波导、光栅、非线性光学器件等。
光波导是一种通过光的全反射在材料中传播的光学元件，在光通信领域有着重要的应用。
光栅和非线性光学器件则可以通过光的干涉和光学非线性效应来实现各种功能，如频谱分析、光学滤波、频率转换等，有着广泛的应用前景。
尽管感光性高分子材料在上述领域中已经发挥出了重要作用，但是与其他光电子材料相比，感光性高分子材料在灵敏度、稳定性和制备工艺上还存在一些局限性。
因此，未来的研究重点应该放在提高感光性高分子材料的灵敏度和稳定性，以及探索新的制备工艺和应用领域上。
感光材料的种类和应用机理概述
光、显影、定影到形成稳定的影像, 这一系列物理化学变化都发生在这薄薄的乳剂层中。
感光材料的种类与应用机理概述和化学变化，经过曝光和一定的加工后，能得到固定影像的物品。
根据我国历史文献记载, 早在汉代，我们劳动人们就在常年生活经验积累的基础上，将某些可以在陶器表面制备美丽的图案。
今天， 感光材料作为信息记录和显示的重要媒介，在文化、教 育、科学以及国防等各个领域都得到极为广泛的应用，在国民经济中站有重要的地位。
感光材料涉及的范围很广，按照材料的光敏介质可将其分为： 银盐感光材料和非银盐感 光材料，本文将按照传统感光材料的种类和应用机理做简单介绍。
1.银盐感光材料在感光科学领域，将以银盐(卤化银)为感光介质的感光材料称为银盐感光材料。
自从 1727年J.Schulge 发现AgNO 的感光性能至今，银盐感光材料已有两百余年的发展历史。
银盐感光材料具有感光度高、成像层次丰富、成像稳定的优点，是传统摄影领域使用的最主要成像材料。
但是基于银盐感光材料存在制作工序复杂、 需暗室显影定影、不能实时显示等缺点，而且需要耗费大量的贵金属银。
自2005年以来，数码影像技术和产品飞速发展，传统银盐照相产品的需求快速萎缩， 已进入迟暮之年。
但是银盐感光材料是人类科学智慧的结晶, 其中包含的一些研究思想至今仍有借鉴意义。
1.1银盐感光材料的结构盐信息记录材料的结构特征。
(b)涂塑相纸两种常见银盐信息记录材料的结构乳剂层直接决定了感光材料的照相性能。
印刷行业中使用的银25 m 之间。
尽管乳剂层很薄，但是整个照相过程，从曝感光材料是一种能够感受可见光、红外光、紫外线、X 射线等电磁辐射信息并发生物理“感光”的物质涂抹从构造上简单的说，银盐感光材料是由乳剂层、 支持层和一系列辅助层构成的。
不同的品种的感光材料，由于其照相性能和用途的不同,结构上稍微有些差异。
图1为几种常见银乳剂层是感光材料的光敏涂层, 盐感光材料如基层的厚度在5 (a)黑白负片卤化银是感光材料中见光分解的光敏性物质。
光学功能高分子材料
32
以硅基片的制备为例：在表面有SiO2的硅片上涂上一层光刻胶， 干燥后加上一层掩膜进行曝光，这样曝光区与非曝光区的光刻胶膜就 发生了溶解度差异：
33
34
（一）光致抗蚀剂的分类
光致抗蚀剂按其光化学反应可分为光交联型和光分解
型。
根据采用光的波长和种类不同可以分为可见光刻胶、 紫外光刻胶、放射线光刻胶、电子束光刻胶和离子束光刻胶
分子量较小的低聚物，或者为可溶形线形聚合物，在分子量 上区别于一般聚合树脂和可聚合单体，为了取得一定的黏度 和合适的熔点，分子量一般要求在1000-5000之间。
23
4.2.1 光敏涂料预聚物
光敏涂料预聚合物是光敏涂料中最重要的 成分之一，涂层最终的性能，如硬度、柔韧性、 耐久性及黏附性等，在很大程度上与预聚物有 关。
重 铬 酸 盐 + 高 分 子
12
根据其在光参量作用下表现出的功能和性质分类：
（1）高分子光敏涂料 （2）高分子光刻胶 （3）高分子光稳定剂 （4）高分子荧光（磷光）材料
（5）高分子光催化剂
（6）高分子光导材料 （7）光致变色高分子材料
（8）高分子光力学材料
13
3.3 光学高分子体系的设计与构成
3、激发态的猝灭
4、分子间或分子内的能量转移过程
5
表 2 —1
光线名称 微 波 波长 /nm 106～107 103～106 800
各种波长的能量
能量 /kJ 10-1～10-2 10-1～102 147 紫外线 光线名称 波长 /nm 400 300 200 能量 /kJ 299 399 599
19
77
20
78
21
22
4.2 光敏涂料的结构类型
光敏感高分子材料的研究及应用
光敏感高分子材料的研究及应用前言：光敏感高分子材料研究是光化学和光物理科学的重要组成部分，近年来随着现代科学技术的发展，光功能高分子材料研究在功能材料领域占有越来越重要的地位，其中光敏感高分子材料日益受到重视。
光敏感高分子材料的应用领域已从电子、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,正在快速发展之中，光敏感高分子材料研究与应用也将越来越广。
光敏感材料的分类光敏感高分子材料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官能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。
目前，光敏高分子的合成已成为精细高分子合成的一个重要方面按高分子合成目的不同分类①在侧链或主链上含有光敏官能团的高分子；②由二元或多元光敏官能团构成的交联剂；③在高效光引发剂存在下单体或预聚体发生聚合和交联而生成的高分子。
按应用技术不同分类①成像体系,主要用于光加工工艺、非银盐照相、复制、信息记录和显示等方面；②非图像体系，大量用于光固化涂层、印刷油墨、粘合剂和医用材料等方面。
光敏感材料的发展史从十九世纪开始，人类开始使用改造过的天然高分子材料。
火化橡胶和硝化纤维塑料（赛璐珞）是两个典型的例子。
进入二十世纪之后，高分子材料进入了大发展阶段。
首先是在1907年，Leo Bakeland发明了酚醛塑料。
1920年Hermann Staudinger提出了高分子的概念并且创造了Macromolecular这个词。
二十世纪二十年代末，聚氯乙烯开始大规模使用。
二十世纪三十年代初，聚苯乙烯开始大规模生产。
二十世纪三十年代末，尼龙开始生产。
随着工业企业现代化的发展，设备的集群规模和自动化程度越来越高，同时针对设备的安全连续生产的要求也越来越高，传统的以金属修复方法为主的设备维护工艺技术已经远远不能满足针对更多高新设备的维护需求，对此需要研发更多针对设备预防和现场解决的新技术和材料，为此诞生了包括高分子复合材料在内的更多新的维护技术和材料，以便解决更多问题，满足新设备运行环境的维护需求。
感光性高分子材料
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。
感光高分子材料范文
感光高分子材料范文感光高分子材料是一类具有光敏性的高分子材料，其在受到光照的情况下可以发生物理或化学变化。
这种材料被广泛应用于激光打印、光刻、光学记录和光学储存等领域。
本文将介绍感光高分子材料的分类、工作原理、应用以及未来的发展方向。
感光高分子材料根据其光敏性质可分为光致变色材料和光刻材料两类。
光致变色材料主要通过光热效应或光化学反应来实现颜色的变化，可以应用于激光打印、传感器和显示器等领域。
而光刻材料则可通过光化学反应在光敏区域发生溶解或交联反应，从而实现微细图案的制作，广泛应用于集成电路制造中。
感光高分子材料的工作原理主要是通过光敏剂的作用来实现。
光敏剂是感光高分子材料中的重要组分，能够吸收光并发生物理或化学变化。
其中，光热效应是常见的一种反应机制，光敏剂在吸收光能后会导致材料温度升高，从而引起材料的颜色变化。
光化学反应也是常见的一种反应机制，光敏剂在光照下会发生化学反应，引起材料的物理性质或化学结构的变化。
感光高分子材料在激光打印领域有着重要的应用。
传统的喷墨打印技术由于喷头位移速度等原因，无法实现高分辨率的印刷效果，而激光打印技术则可以通过控制激光光束的移动来实现高分辨率的印刷。
感光高分子材料作为激光打印中的关键部件，其可以通过光化学反应变为固态，并通过激光光束的影响来改变其物理性质，从而实现印刷效果。
此外，感光高分子材料还被广泛应用于光学记录和光学储存领域。
在光学记录中，感光高分子材料可通过激光光束的作用来改变其光学性能，从而实现信息的存储和读取。
而在光学储存领域，感光高分子材料还可以通过激光的刻写作用来实现高密度的数据存储。
这些应用不仅在信息技术领域有着广阔的应用前景，还在光学传感器和显示器等领域有着重要的应用价值。
未来，感光高分子材料有望在准分子电子学、生物医学以及新型光学器件等领域发展出更广泛的应用。
随着科学技术的不断进步，人们对材料的性能和功能要求也越来越高，对感光高分子材料的研究也将越来越深入。
光敏高分子
2）不饱和聚酯unsaturated polyester： 为了引入双键，以不饱和羧酸衍生物与二元醇缩合生成酯类。
3）聚醚(polyether)\聚酯(polyester）： 由环氧化合物与多元醇缩聚而成，游离羟基为光交联点，粘度低， 价格低。
二. 光敏涂料的组成与性能关系
光敏涂料的组成与涂层的性能关系密切。
1）流平性：涂料被涂刷之后，其表面在张力作用下迅速平整光滑 的过程。
影响：涂料粘度，表面张力，润湿度
稀释 剂
表面活 性剂
2）机械性能：包括形成涂料膜的硬度、韧性、耐冲击力、柔顺性。 影响：树脂种类，光交联度（聚合度）
3）化学稳定性：涂膜的耐化学品、抗老化能力。 影响：化学组成
4）涂层光泽：低光、哑光、高光
2）在高分子主链或侧链引入感光基团：这一方法应用前景看好， 稳定性好，感光性能佳。
3）由多种组分构成的光聚合体系：
① 将下列光敏基团引入各种单体或预聚体中： 乙烯基vinyl、丙烯酰基acryloyl、烯醛olefine aldehyde、 缩水甘油（酯）基glycidyl ester等。
② 再加入光引发剂、光敏剂、抗氧剂、偶联剂等各种组分配 成。配方可根据应用进行调整，特别适于光敏涂料、光敏 粘合剂、光敏油墨。
（7）光致变色材料photochromic material： 在光的作用下其吸收波长发生明显变化，从而材料外观颜色 发生变化的高分子材料。
光刻胶
❖ 一.光刻胶的定义(photoresist)
❖
光刻胶（英语：photoresist），亦称
为光阻或光阻剂，是指通过紫外光、深紫外
光、电子束、离子束、X射线等光照或辐射，
其溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料，是光
7_感光材料
物理上的不完整性
• 缺陷：指晶体中的离子在它原有的位置上发生了 迁移，在它不该存在的位置出现。
a.弗伦克尔(Frenkel)缺陷
b.肖特基(Schottky)缺陷
物理上的不完整性
• 位错：指点阵中某些离子偏离了原有的点阵位置， 造成晶体外形的崎变。
a.棱位错
b.螺旋位错
卤化银晶体结构
• 由于卤化银晶体的不完整性，使点阵存在位错、 缺陷或含有杂质的部位，造成局部的电荷不平衡， 也就是破坏了理想晶体的固有平衡，形成了晶体 内部的薄弱环节。在感光化学中，将这些薄弱环 节称为感光中心。 • 卤化银晶体的不完整性,就是卤化银对光敏感，经 显影加工能形成影像的内在因素。换句话说，理 想的卤化银晶体对光是不敏感的。
• 非银盐感光材料
– 感光物质主要有如重铬酸盐类、重氮类高分子化合物、 光敏半导体材料等非卤化银感光物质。通过其感光物 质见光发生化学变化或物理变化而感光成象的 – 主要应用于印版的感光层
感光材料的发展
• 17世纪发现银盐在阳光照射下会发生化学变化。 • 1800年有人将AgNO3 涂布在纸上,制成了最初的感 光材料。 • 1839年将海波（Na2S2O3）用于定影。 • 1871年开始使用明胶作为卤化银的载体，并一直 沿用至今。 • 1873年发明了增感剂，为发明彩色感材奠定了基 础。 • 1887年使用片基做为支持体，为感光材料打开了 通向各个应用领域的大门。
• 涤纶片基
– 涤纶片基，不易燃、稳定、可制成很薄的片基 – 聚碳酸酯片基，性能优良，很有潜力。
片基——乳剂的载体
• 对片基要求
– 透光率大(90%以上)； – 机械强度大(弹性强度好；断裂强度、冲击强度大，耐 折次数多) ； – 几何稳定性高(有较小的含湿量和小的收缩率，不易变 形)； – 化学稳定性好，耐光、耐 热、耐酸碱，对乳剂层不产 生化学作用。
聚合物感光材料的合成及应用
聚合物感光材料的合成及应用介绍聚合物感光材料作为一种新型的光敏材料，具有很高的应用价值。
其主要原理是在光的作用下，聚合物分子链发生断裂或交联，进而引起材料的物理化学性质改变，实现其光致变色和光致变形等功能。
本文将介绍聚合物感光材料的合成及应用，以及其未来的发展趋势。
聚合物感光材料的合成聚合物感光材料的合成是先将适当的单体通过聚合反应形成聚合物基体，再通过交联、引发剂和敏化染料等添加剂改变其光谱响应和性能。
根据聚合物的类型，其合成方法也有所不同。
下面将就几种常见的聚合物类型进行介绍。
1.丙烯酸聚合物感光材料的合成丙烯酸聚合物是一类较为常见的聚合物基体，其合成方法主要有以下几种：(1)自由基聚合法丙烯酸单体通过自由基引发剂形成聚合物基体。
此法具有操作简单，适用范围广等优点，但是生成的聚合物分子量分布较宽，粘度大，热稳定性较差等缺点。
(2)离子聚合法在聚合过程中加入离子引发剂，使其受到离子的作用而发生聚合反应。
此方法可得到高分子量、分子分布窄的聚合物基体，但反应过程需在无氧条件下进行。
(3)辐射聚合法通过γ射线、x射线等电磁波和β粒子等辐射源激发丙烯酸单体分子，使其发生聚合反应。
此方法加速了聚合反应的速度，并且不需要引发剂，但却会造成聚合物变形、脆化等问题。
2.硝基苯聚合物感光材料的合成硝基苯聚合物感光材料是一种具有良好光谱响应和好的耐热性能的聚合物基体，其合成方法主要有以下几种：(1)嵌段共聚法通过引入适当的共聚单体，控制聚合反应的速率和热力学平衡，形成具有良好性能的均相聚合体。
(2)交联剂法在聚合反应过程中，加入交联剂，使其发生交联反应，增加材料的强度和耐热性能。
(3)敏化染料法通过引入众多的敏化染料，使得材料的光敏响应范围更广，提高其对各种光源的适应性。
聚合物感光材料的应用聚合物感光材料具有许多应用领域，包括激光记录、印刷、微纳加工等领域。
下面将就几个典型的应用领域进行介绍。
1.激光记录激光记录是指将光的信息记录在材料上的过程。
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感光高分子材料及其实际应用
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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
2.1 感光高分子的定义
感光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者化学性能的高分子材料，是功能高分子材料中的重要一类。
光是一种能量形式，材料吸收光能后，在光能量的作用下会发生化学或物理反应，产生一系列结构和形态上的变化，从而表现出特定功能。
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。
[1-4]
2.1.1 感光高分子的分类
感光性高分子材料经过50余年的发展，品种日益增多，需要有一套科学的分类方法，因此提出了不少分类的方案。
但至今为止，尚无一种公认的分类方法。
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。
从材料聚合类型，则可以做一下分类。
如图1
图 1
2.1.2感光高分子的光化学原理
根据现代光学理论，光具有波粒二象性。
由量子理论，光能与频率有关，能量不同的光
作用于分子时就会引起分子中不同结构层次运动状态的改变。
不同波长的光具有不同能量，当光照到物体上，出现三种情况：反射、透射、吸收
光化学三定律
（1）Gtotthus —Draper 定律
1817年，格鲁塞斯(Grotthus)和德雷珀(Draper)通过对光化学现象的定量研究，认识
到并不是所有的入射光都会引起化学反应，从而建立了光化学第一定律，即Gtotthus —
Draper 定律。
这个定律表述为：只有被吸收的光才能有效地引起化学反应。
其含意十分明
显。
（2）Stark —Einstein 定律
1908年由斯达克 ( Stark ) 和1912 年由爱因斯坦( Einstein ) 对光化学反应作了进
一步研究之后，提出了Stark —Einstein 定律，即光化学第二定律。
该定律可表述为：一个
分子只有在吸收了一个光量子之后，才能发生光化学反应。
光化学第二定律的另一表达形式
为：吸收了一个光量子的能量，只可活化一个分子，使之成为激发态。
（3）Lambert —Beer 定律
称为兰布达—比尔(Lambert —Beer)定律。
其中，ε称为摩尔消光系数。
它是吸收光
的物质的特征常数，也是光学的重要特征值，仅与化合物的性质和光的波长有关。
在光化学反应研究的初期，曾认为光化学反应与波长的依赖性很大。
但事实证明，光化
学反应几乎不依赖于波长。
因为能发生化学反应的激发态的数目是很有限的，不管吸收什么
样的波长的光，最后都成为相同的激发态，即S1和T1，而其他多余能量都通过各种方式释
放出来了。
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。
2.2感光高分子的实际应用
集成电路工业和激光排制版等光加工工艺的发展对光致刻蚀剂的需求越来越大，对其性
能也提出了更高的要求。
光加工工艺是指在被加工材料表面涂敷保护用光刻胶，
根据加工要
求，对保护用光刻胶进行选择性光化学处理，使部分区域的保护胶溶解性发生变化，并用适当溶剂溶解脱除，再用腐蚀加工方法对脱保护处进行加工。
光致抗蚀剂也称光敏胶、光刻胶，根据光照后溶解度变化的不同分为正胶和负胶。
光照使涂层发生光交联反应（也称曝光过程），是胶的溶解度下降，在溶解过程中（也称显影过程）被保留下来，在化学腐蚀过程中（称为刻蚀过程）保护氧化层。
在正性光刻胶的性能正好相反，感光胶被光照后发生光降解反应，是胶的溶解度增加，在显影过程中被除去。
其所覆盖部分在刻蚀过程中被腐蚀。
近年发展起来的深紫外光致抗蚀剂也是正性光刻胶，但原理不同。
深紫外光的能量高，它可以使许多不溶性聚合物的某些键发生断裂而发生光降解反应，使其变成分子量较低的可溶性物质，从而在接下来的显影工艺中脱保护。
3 结束语
感光高分子材料已经历了四十年的发展过程。
目前关于感光高分子材料的重要性已是无可置疑的了。
经过无数科学家的不懈努力，现在已经拥有很多种类，而且在许多领域已经占有重要的地位，相信在继续研究下还会得到进一步突进。
参考文献
[1] 功能高分子材料化学化学工业出版社
[2] 功能高分子材料化学工业出版社
[3]功能高分子材料华东理工大学出版社
[4] 高分子材料基础国防工业出版社
[5]《感光材料》〔6 〕, 19(1 9 8 2)
[6] 顾震宇感光性高分子的发展及其在印刷业的应用印刷杂志 1997.07 3、赵静杨大川激光用感光高分子材
料 1998.08
[7] 李住邦肖继君白宗武感光性高分子的合成与应用河北河北工学院学报
1988年第3期
[8]论文耐水性丝网印刷感光高分子性能研究 2002年9月第18卷第5期
[9]《感光性高分子》永松元太郎编科学出版社出版
[10]《先进高分子材料》沈新元主编 2006年2月第1版
[11]《特种与功能高分子材料》王国建主编2004年10月第1版
[12] S. J. Tan, A. R. M. Verschueren, and C. Dekker, Nature _London_ 393, 49 1998 .
[13] M. S. Fuhrer, B. M. Kim, T. Durkop, and T. Brintlinger, Nano Lett. 2, 755_2002_.
14Y. Ohno, S. Kishimoto, T. Mizutani, T. Okazaki, and H. Shinohara, Appl. Phys. Lett. 84, 1368 _2004_.
[14] A. Star, Y. Lu, K. Bradley, and G. Gruner, Nano Lett. 4, 1587 _2004_.
[15] J. Borghetti, V. Derycke, S. Lenfant, P. Chenevier, A. Filoramo, M. Goffman, D. Vuillaume, and J.-P. Bourgoin, Adv. Mater. _Weinheim, Ger._ 18, 2535 _2006_.
[16] L.-L. Chua, J. Zaumseil, J.-F. Chang, E. C.-W. Ou, P. K.-H. Ho, H. Sirringhaus, and R. H. Friend, Nature _London_ 434, 194 _2005_.
[17] J. S. Chawla, D. Gupta, K. S. Narayan, and R. Zhang, Appl. Phys. Lett. 91,043510 _2007_.。