光敏高分子材料

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

分子间能量转移，将能量传递给另一个分子，光敏剂则回到基态。光引发剂和光敏剂，如同化学反应的反应试剂和催化剂。

2光敏高分子的分类

光敏高分子材料是一种用途广泛、具有巨大应用价值的功能材料，其研究、生产发展的速度都非常快，涉及的领域不断拓展。至目前，主要有以下几类：高分子光敏涂料，以可光固化的光敏高分子材料为主要原料的涂料称为高分子光敏涂料。主要特点是不使用溶剂或极少，固化快等。高分子光刻胶在光的作用下可以发生光交联（或者光降解）反应，反应后其溶解性能发生显著的变化，而且配合腐蚀工艺，具有光加工性能，用于集成电路工业的光敏涂料称为光刻胶、高分子光稳定剂能够大量吸收光能，并且以无害方式将其转化成热能，以阻止聚合材料发生光降解和光氧化反应的高分子材料称为高分子光稳定剂。高分子荧光（磷光）材料在光照射下，将所吸收的光能以荧光（或者磷光）形式发出的高分子材料称为高分子荧光（或者磷光）材料。高分子光催化剂在光能转换装置（能够吸收太阳光，并具有能将太阳能转成化学能或者电能的装置）中，起到促进能量转换作用的聚合物称为高分子光催化剂。可用于制造聚合物型光电池和太阳能储能装置。高分子光导电材料在光的作用下电导率能发生显著变化的高分子材料称为高分子光导电材料。可以制作光检测元件、光电子器件，以及用于静电复印和激光打印机的核心部件。光致变色高分子材料在光的作用下，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称为光致变色高分子材料。高分子非线性光学材料在强光作用下表现出明显的超极化性质，具有明显二阶或者

三阶非线性光学性质的材料成为高分子非线性光学材料。具有光倍频、电折射控制和光频率调制等性能。高分子光力学材料在光的作用下，发生材料分子结构的变化并引起材料外形尺寸变化，从而发生光控制机械运动，这种材料称为高分子光力学材料。

3光致变色高分子材料

在光作用下能够可逆地发生颜色变化的化合物叫作光致变色化合物或光致变色体。光致变色高分子材料是近年来受到人们瞩目的一种新型功能高分子材料,它适于制造光致变色器件,可以广泛应用于图像显示、光信息储存、可变化密度的滤光、摄影膜板、光转换器件和光开关等领域。光致变色高分子的研究已经成为高分子前沿的一个热点。

3.1光致变色材料的变色原理与分类

光致变色现象（对光反应变色）指一个化合物(A)受一定波长(λ1)光的照射，进行特定化学反应生成产物(B)，其吸收光谱发生明显的变化；在另一波长(λ2)的光照射下或热的作用下，又恢复到原来的形式：严格意义上的光致变色化合物的主要结构形式有两种：1）光致变色材料分子作为侧链基团直接或通过间隔基与主链大分子相联；2）光致变色材料分子作为主链结构单元或共聚单元而形成聚合物。但随着研究的不断深入，变色材料种类和结构形式也不断扩大，也有人认为将光致变色化合物添加到聚合物中形成聚合物的类型添加进来，但此种形式仍存在广泛争议。光致变色材料发展至今，按照不同判别标准其分类方式多种多样。如果按照材料光反应前后颜色不同分类，可分为正光色性类和逆光色性类两种；而按照变色机理进行分类时，则可分为T类型和P类型；但应用最广泛的分类方法则是按照材料物质的化学成分进行分类，即分为无机化合物和有机化合物两大类。由于无机材料存在光发色及消色速度较慢，且需克服低感光度积热褪色等缺点，因此，现阶段对