《光敏高分子材料》PPT课件
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大学材料科学与工程经典课件第七章——光敏高分子材料-文档资料
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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。
材料 2 2019/3/8
例如:
光交联:光敏涂料、光敏油墨、负性光刻胶 光照下发生结构异构(顺式-反式):光致变色 材料
………………
材料
3
2019/3/8
其中开发比较成熟并有实用价值的感光性高分 子材料主要有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。
本章中主要介绍
光致抗蚀材料、光致诱蚀材料
光敏涂料
材料
4
2019/3/8
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。目前广泛使用的预涂感光版,就是
第七章 光敏高分子材料
1
7.1 概述
光敏性高分子(photosensitive polymer, light-sensitive polymer)又称感光性高分子, 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
的。一个光量子的能量由下式表示:
E h h c
(7-1)
其中,h为普朗克常数(6.62×10-34 J· s)。
在光化学中有用的量是每摩尔分子所吸收的能
量。假设每个分子只吸收一个光量子,则每摩尔分 子吸收的能量称为一个爱因斯坦(Einstein),实 用单位为千焦尔(kJ)或电子伏特(eV)。
够的能量,分子就能被活化。
材料、光致变色材料和光致抗蚀材料等。
材料 2 2019/3/8
例如:
光交联:光敏涂料、光敏油墨、负性光刻胶 光照下发生结构异构(顺式-反式):光致变色 材料
………………
材料
3
2019/3/8
其中开发比较成熟并有实用价值的感光性高分 子材料主要有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。
本章中主要介绍
光致抗蚀材料、光致诱蚀材料
光敏涂料
材料
4
2019/3/8
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。目前广泛使用的预涂感光版,就是
第七章 光敏高分子材料
1
7.1 概述
光敏性高分子(photosensitive polymer, light-sensitive polymer)又称感光性高分子, 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
的。一个光量子的能量由下式表示:
E h h c
(7-1)
其中,h为普朗克常数(6.62×10-34 J· s)。
在光化学中有用的量是每摩尔分子所吸收的能
量。假设每个分子只吸收一个光量子,则每摩尔分 子吸收的能量称为一个爱因斯坦(Einstein),实 用单位为千焦尔(kJ)或电子伏特(eV)。
够的能量,分子就能被活化。
第七章.光敏高分子材料
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7.1.2.2 光交联反应:分为链聚合、非链聚合两类 光交联反应:分为链聚合、
反应物带有不饱和基团的线型高分子如丙烯酸酯acrylic 链 聚 合:反应物带有不饱和基团的线型高分子如丙烯酸酯 ester、不饱和聚酯unsaturated polyester、不饱和聚乙烯醇 、不饱和聚酯 、 unsaturated polyvinyl alchool、不饱和聚酰胺 、不饱和聚酰胺unsaturated polyamine 等。 非链聚合:具有硫醇和双键的分子间发生加成聚合反应, 非链聚合:具有硫醇和双键的分子间发生加成聚合反应,或在 连聚合反应中失去氢和卤原子而成为活性自由基的 饱和大分子。 饱和大分子。 由于速度较慢,所以要加入交联剂,如重铬酸盐 由于速度较慢,所以要加入交联剂, bichromate、重氮盐diazonium salt、芳香叠氮化合物 、重氮盐 、 aroma diazoimido compound
物质吸收光需要特定的分子结构,分子中对光敏感、 物质吸收光需要特定的分子结构,分子中对光敏感、能吸收紫 外和可见光的部分称为发色团(chromophore)。 。 外和可见光的部分称为发色团
光子
分子中 发色团
能量转移
分子内部 电子结构 改变
外层电子 可以从低 能态跃迁 到高能态
高能态 激发态
化学反应 物理反应
4)激发态的淬灭excited state quench:能加速激发态分子衰减到基态或 )激发态的淬灭 : 者低能态的过程。芳香胺 者低能态的过程。芳香胺(aromatic amine),脂肪胺 aliphatic amine) ,脂肪胺( 是常见的有效淬灭剂,对光化学,物理都重要。 是常见的有效淬灭剂,对光化学,物理都重要。 5)分子间或分子内的能量转移过程:吸收光子级产生激发态的能量可 )分子间或分子内的能量转移过程: 以在不同分子或者同一分子的不同发色基团之间转移, 以在不同分子或者同一分子的不同发色基团之间转移,转移出能量 的一方为能量给体,另一方为能量受体。 的一方为能量给体,另一方为能量受体。 辐射能量转移机理: 辐射能量转移机理:能量受体接受了能量给体发 成为激发态。能量给体则回到基态。 射出的光子而 成为激发态。能量给体则回到基态。 能量转移方式 无辐射能量转移机理:能量给体和受体直接作用, 无辐射能量转移机理:能量给体和受体直接作用, 给体失去能量回到基态, 给体失去能量回到基态,受体接受能量跃迁到高 能态,完成转移过程。 能态,完成转移过程。
《光敏型高分子》PPT课件
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20
11.1.2.1 光交联(光聚合)反应
光交联(或光聚合)反应是指化合物由于 吸收了光能而发生化学反应,引起产物分子 量增加的过程,此时反应物是小分子单体, 或者分子量较低的低聚物。当反应物为线性 聚合物时,光化学反应的结果是在高分子链 之间发生交联,生成网状聚合物,此时称其 为光交联反应。光聚合的主要特点是反应的 温度适应范围宽,可以在很大的温度范围内 进行,特别适合于低温聚合反应。
9
11.1.1.3 光量子效率
物质分子在吸收光后跃迁至激发单 线态后,从激发态开始的转变过程有 多种,光量子效率被用来描述荧光过 程或磷光过程中光能利用率,其定义 为物质分子每吸收单位光强度后,发 出的荧光强度与入射光强度的比值称 为荧光效率;发出的磷光强度与入射 光强度的比值称为磷光量子效率:
10
16
11.1.1.5 分子间或分子内的能量转移过程
吸收光子后产生激发态的能量可以在不同分子或者 同一分子的不同发色团之间转移,转移出能量的一方 为能量给体,另一方为能量受体。能量转移可以通过 辐射能量转移机理完成,其中能量受体接收了能量给 予体发射出的光子而成为激发态,能量给予体则回到 基态,一般表现为远程效应。也可以通过无辐射能量 转移机理完成,能量给体和能量受体直接发生作用, 给予体失去能量回到基态或者低能态,受体接受能量 而跃迁到高能态,完成能量转移过程。这一过程要求 给体与受体在空间上要互相接近,因此是一个邻近效 应。能量转移在光物理和光化学过程中普遍存在。
15
11.1.1.4 激发态的猝灭
能够使激发态分子以非光形式衰减到基态或者低 能态的过程叫激发态的猝灭,猝灭过程通常表现出 光量子效率降低,荧光强度下降,甚至消失。根据 猝灭的机理不同,猝灭过程可以分成动态猝灭和静 态猝灭两种。当通过猝灭剂和发色团碰撞引起猝灭 时,称为动态猝灭;当通过发色团与猝灭剂形成不 发射荧光的基态复合物导致猝灭时称这一过程为静 态猝灭。猝灭过程是光化学反应的基础之一,芳香 胺和脂肪胺是常见的有效猝灭剂,空气中的氧分子 也是猝灭剂。猝灭剂的存在对光化学和光物理过程 都有重要影响。
11.1.2.1 光交联(光聚合)反应
光交联(或光聚合)反应是指化合物由于 吸收了光能而发生化学反应,引起产物分子 量增加的过程,此时反应物是小分子单体, 或者分子量较低的低聚物。当反应物为线性 聚合物时,光化学反应的结果是在高分子链 之间发生交联,生成网状聚合物,此时称其 为光交联反应。光聚合的主要特点是反应的 温度适应范围宽,可以在很大的温度范围内 进行,特别适合于低温聚合反应。
9
11.1.1.3 光量子效率
物质分子在吸收光后跃迁至激发单 线态后,从激发态开始的转变过程有 多种,光量子效率被用来描述荧光过 程或磷光过程中光能利用率,其定义 为物质分子每吸收单位光强度后,发 出的荧光强度与入射光强度的比值称 为荧光效率;发出的磷光强度与入射 光强度的比值称为磷光量子效率:
10
16
11.1.1.5 分子间或分子内的能量转移过程
吸收光子后产生激发态的能量可以在不同分子或者 同一分子的不同发色团之间转移,转移出能量的一方 为能量给体,另一方为能量受体。能量转移可以通过 辐射能量转移机理完成,其中能量受体接收了能量给 予体发射出的光子而成为激发态,能量给予体则回到 基态,一般表现为远程效应。也可以通过无辐射能量 转移机理完成,能量给体和能量受体直接发生作用, 给予体失去能量回到基态或者低能态,受体接受能量 而跃迁到高能态,完成能量转移过程。这一过程要求 给体与受体在空间上要互相接近,因此是一个邻近效 应。能量转移在光物理和光化学过程中普遍存在。
15
11.1.1.4 激发态的猝灭
能够使激发态分子以非光形式衰减到基态或者低 能态的过程叫激发态的猝灭,猝灭过程通常表现出 光量子效率降低,荧光强度下降,甚至消失。根据 猝灭的机理不同,猝灭过程可以分成动态猝灭和静 态猝灭两种。当通过猝灭剂和发色团碰撞引起猝灭 时,称为动态猝灭;当通过发色团与猝灭剂形成不 发射荧光的基态复合物导致猝灭时称这一过程为静 态猝灭。猝灭过程是光化学反应的基础之一,芳香 胺和脂肪胺是常见的有效猝灭剂,空气中的氧分子 也是猝灭剂。猝灭剂的存在对光化学和光物理过程 都有重要影响。
最新光敏高分子精品课件
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高分子(fēnzǐ)光化学polymer photochemistry:研究高分子 (fēnzǐ)物质吸收光子photons,从基态(ground state)跃迁到 激发态excited state,激发态分子(fēnzǐ)发生化学反应的一 系列光化学过程。
高分子光物理polymer photophysical:研究高分子物质吸 光后,从基态到激发态然后(ránhòu)发生的一系列物理变 化的过程。如光致变色、光导电等。
第十四页,共44页。
(1)光敏涂料:
光敏高分子的分类(fēn lèi):
当聚合物在光照射下可以发生光聚合或光交联反应(fǎnyìng),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(kěyǐ)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(kěyǐ)作 为成
第二页,共44页。
光敏高分子材料(cáiliào)概述
化学变化:
物理变化:
从广义上讲,按其输出(shūchū)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
第三页,共44页。
本章中主要(zhǔyào)介绍: 光致抗蚀材料:光刻胶 光敏涂料 光致变色高分子
phos — 磷光过程:从三线态通过发光回到基态的过程。
第九页,共44页。
3)量子(liàngzǐ)效率quantum efficiency: 定义:物质分子每吸收单位(dānwèi)光强度能量,发出的荧光强度 (fluorescence intensity)与入射光(incident light intensity)强度的比值。
高分子光物理polymer photophysical:研究高分子物质吸 光后,从基态到激发态然后(ránhòu)发生的一系列物理变 化的过程。如光致变色、光导电等。
第十四页,共44页。
(1)光敏涂料:
光敏高分子的分类(fēn lèi):
当聚合物在光照射下可以发生光聚合或光交联反应(fǎnyìng),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(kěyǐ)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(kěyǐ)作 为成
第二页,共44页。
光敏高分子材料(cáiliào)概述
化学变化:
物理变化:
从广义上讲,按其输出(shūchū)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
第三页,共44页。
本章中主要(zhǔyào)介绍: 光致抗蚀材料:光刻胶 光敏涂料 光致变色高分子
phos — 磷光过程:从三线态通过发光回到基态的过程。
第九页,共44页。
3)量子(liàngzǐ)效率quantum efficiency: 定义:物质分子每吸收单位(dānwèi)光强度能量,发出的荧光强度 (fluorescence intensity)与入射光(incident light intensity)强度的比值。
功能高分子材料课件第七章光敏高分子材料
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2021/4/5
16
光化学第二定律: ( Stark—Einstein定律) 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。(吸收一个光量子的能量,只可 活化一个分子,使之成为激发态)
2021/4/5
17
4 分子的光活化过程 从光化学定律可知,光化学反应的本质是分子
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。
28
从能量的大小看,n →π*和π →π*的跃迁能 量较小,σ →σ*的跃迁能量最大。
因此在光化学反应中,n →π*和π →π*的跃 迁是最重要的两类跃迁形式。最低能量的跃迁是 n
→π* 跃迁。但是,高度共轭体系中的π轨道具有的 能量高于 n 轨道的能量,因此有时π →π*跃迁反而 比n →π*跃迁容易。
2021/4/5
7
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。
2021/4/5
1.197 10 5 kJ 1.24 10 3 (eV)
(nm)
(nm)
(7-2)
其中,N为阿伏加德罗常数(6.023×1023)。 用公式(7-2)可计算出各种不同波长的光的能 量 (表7-1)。作为比较,表7-2中给出了各种化学 键的键能。由表中数据可见,λ=200~800nm的紫 外光和可见光的能量足以使大部分化学键断裂。
2021/4/5
37
2021/4/5
O
(S0)+hv(Er=289kJ/mol) C
功能高分子相关材料课件第七章光敏高分子相关材料

材料
8
一、光化学反应的基础知识
1. 光的性质和光的能量 物理学的知识告诉我们,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。
2019/9/20
材料
9
在光化学反应中,光是以光量子为单位被吸收 的。一个光量子的能量由下式表示:
(2) 能形成电荷转移络合物。
2019/9/20
材料
35
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。
D hv D* A D + A*
2019/9/20
材料
第七章 光敏高分子材料
2019/9/20
材料
1
7.1 概述
光敏性高分子(photosensitive polymer,
light-sensitive polymer)又称感光性高分子,
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
2019/9/20
材料
11
表7-1 各种波长的能量
光线名称 波长 /nm 能量 /kJ 光线名称
微 波 106~107 10-1~10-2
红外线 103~106 10-1~102 紫外线
可见光
800
147
波长 /nm 400 300 200
能量 /kJ 299 399 599
700
171
第11章光敏型高分子
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11.1.1.4 激发态的猝灭
能够使激发态分子以非光形式衰减到基态或者低 能态的过程叫激发态的猝灭,猝灭过程通常表现出 光量子效率降低,荧光强度下降,甚至消失。根据 猝灭的机理不同,猝灭过程可以分成动态猝灭和静 态猝灭两种。当通过猝灭剂和发色团碰撞引起猝灭 时,称为动态猝灭;当通过发色团与猝灭剂形成不 发射荧光的基态复合物导致猝灭时称这一过程为静 态猝灭。猝灭过程是光化学反应的基础之一,芳香 胺和脂肪胺是常见的有效猝灭剂,空气中的氧分子 也是猝灭剂。猝灭剂的存在对光化学和光物理过程 都有重要影响。
断裂产物不参与链转移和链终止等副反应。 常见的光引发剂列于表11-3中。
表11-3 光引发剂的种类和使用波长
种类
羰基化 合物
感光波长 代表化合
/nm
物
360~420 安息香
种类 卤化物
感光波长 /nm
300~400
代表化合 物
卤化银、 溴化汞
偶氮化 340~400 偶氮二异 色素类 400~700 核黄素
11.1.1.6 激基缔合物和激基复合物
当处在激发态的分子和同种处于基态的分子 相互作用,生成的分子对被称为激基缔合物。 而当处在激发态的物质同另一种处在基态的物 质发生相互作用,生成的物质被称为激基复合 物。激基缔合物也可以发生在分子内部,即处 在激发态的发色团同同一分子上的邻近发色团 形成激基缔合物,或者与结构上不相邻的发色 团,但是由于分子链的折叠作用而处在其附近 的发色团形成激基缔合物。这一现象在功能高 分子中比较普遍。
11.1.1.3 光量子效率
物质分子在吸收光后跃迁至激发 单线态后,从激发态开始的转变过程 有多种,光量子效率被用来描述荧光 过程或磷光过程中光能利用率,其定 义为物质分子每吸收单位光强度后, 发出的荧光强度与入射光强度的比值 称为荧光效率;发出的磷光强度与入 射光强度的比值称为磷光量子效率:
第七章光敏高分子材料精品
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2019/9/17
材料
32
事实上,甲醛分子的n →π*跃迁可由吸收260 nm 的光产生,而π →π*跃迁则必须吸收155 nm 的光。
2019/9/17
σ*
π* n π*
π π*
n
π
n σ*
sp
σ
甲醛轨道能级材和料 电子迁跃
33
9 分子间的能量传递 在光照作用下,电子除了在分子内部发生能级
的变化外,还会发生分子间的跃迁,即分子间的 能量传递。
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。
2019/9/17
材料
18
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
的原子价壳层的原子轨道线性组合而成。换言之, 当两个原子结合形成一个分子时,参与成键的两个 电子并不是定域在自己的原子轨道上,而是跨越在 两个原子周围的整个轨道(分子轨道)上的。
O
C
(T1)
O
C
(T1)
(S0)
+Leabharlann OC(S0)
+
(T1.Er=255.6kJ/mol)
材料
38
从这个例子还可看到,为使分子间发生有效的 能量传递,每对给予体和接受体之间必须在能量上 匹配。研究表明,当给予体三线态的能量比接受体 三线态能量高约17kJ/mol时,能量传递可在室温下 的溶液中进行。当然,传递速度还与溶液的扩散速 度有关。
2019/9/17
材料
19
能 量
2019/9/17
A
成键轨道
大学材料科学与工程经典第七章——光敏高分子材

第七章 光敏高分子材料
整理课件
1
7.1 概述
光敏性高分子(photosensitive polymer,
light-sensitive polymer)又称感光性高分子,
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
的变化外,还会发生分子间的跃迁,即分子间的 能量传递。
整理课件
反 键 轨 道
成 键 轨 道
DA
D*
A
电荷转移3跃4 迁示意图
D
A*
2021/8/5
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:
8
2021/8/5
一、光化学反应的基础知识
1. 光的性质和光的能量 物理学的知识告诉我们,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。
整理课件
9
2021/8/5
在光化学反应中,光是以光量子为单位被吸收 的。一个光量子的能量由下式表示:
整理课件
7
2021/8/5
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。
整理课件
1
7.1 概述
光敏性高分子(photosensitive polymer,
light-sensitive polymer)又称感光性高分子,
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
的变化外,还会发生分子间的跃迁,即分子间的 能量传递。
整理课件
反 键 轨 道
成 键 轨 道
DA
D*
A
电荷转移3跃4 迁示意图
D
A*
2021/8/5
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:
8
2021/8/5
一、光化学反应的基础知识
1. 光的性质和光的能量 物理学的知识告诉我们,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。
整理课件
9
2021/8/5
在光化学反应中,光是以光量子为单位被吸收 的。一个光量子的能量由下式表示:
整理课件
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2021/8/5
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。
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表7-1 各种波长的能量
光线名称 波长 /nm 能量 /kJ 光线名称 波长 /nm 能量 /kJ
微 波 106~107 10-1~10-2
400
299
红外线 103~106 10-1~102 紫外线
300
399
可见光
800
147
200
599
700
171
100
1197
600
201
X射线
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。
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2
例如:
光交联:光敏涂料、光敏油墨、负性光刻胶 光照下发生结构异构(顺式-反式):光致变色 材料 ………………
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3
其中开发比较成熟并有实用价值的感光性高分 子材料主要有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。
lg Tlg IIolc (7-4)
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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。
发色团:在分子结构中能够吸收紫外和 可见光的基团。
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3、 光化学定律 光化学第一定律(Gtotthus-Draper定律):
的原子价壳层的原子轨道线性组合而成。换言之, 当两个原子结合形成一个分子时,参与成键的两个 电子并不是定域在自己的原子轨道上,而是跨越在 两个原子周围的整个轨道(分子轨道)上的。
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5
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。
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6
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。
1.197105kJ1.24103(eV)
(nm) (nm)
(7-2)
其中,N为阿伏加德罗常数(6.023×1023)。 用公式(7-2)可计算出各种不同波长的光的能 量 (表7-1)。作为比较,表7-2中给出了各种化学 键的键能。由表中数据可见,λ=200~800nm的紫 外光和可见光的能量足以使大部分化学键断裂。
第七章 光敏高分子材料
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1
7.1 概述
光敏性高分子(photosensitive polymer,
light-sensitive polymer)又称感光性高分子,
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
Ehhc (7-1)
其中,h为普朗克常数(6.62×10-34 J·s)。 在光化学中有用的量是每摩尔分子所吸收的能
量。假设每个分子只吸收一个光量子,则每摩尔分 子吸收的能量称为一个爱因斯坦(Einstein),实 用单位为千焦尔(kJ)或电子伏特(eV)。
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1 Ein N st h e N iv/n h c
本章中主要介绍: 光致抗蚀材料、光致诱蚀材料 光敏涂料
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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。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。
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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。
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一、光化学反应的基础知识
只有被吸收的光才能有效地引起化学反应。
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光化学第二定律: ( Stark—Einstein定律) 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。(吸收一个光量子的能量,只可 活化一个分子,使之成为激发态)
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4、 分子的光活化过程 从光化学定律可知,光化学反应的本质是分子
1. 光的性质和光的能量 物理学的知识告诉我们,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。
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在光化学反应中,光是以光量子为单位被吸收 的。一个光量子的能量由下式表示:
10-1
106
500
239
γ射线
10-3
108
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表7-2 化学键键能
化学键 键能 /(kJ/mol) 化学键
O-O N-N C-S C-N
138.9 160.7 259.4 291.6
C-Cl C-C C-O N-H
键能 /(kJ/mol)
328.4
化学键 C-H
347.7 H-H
351.5 O-H
390.8 C = C
键能 /(kJ/mol)
413.4 436.0 462.8 607
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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
(7-3)
如果吸收光的体系厚度为l,浓度为c,则有:
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。
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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