感光高分子材料
感光性高分子概述
第六章 感光性高分子
2 光化学反应的基础知识
2.1 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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第六章 感光性高分子
现代光学理论认为，光具有波粒二相性。光的 微粒性是指光有量子化的能量，这种能量是不连续 的。光的最小能量微粒称为光量子，或称光子。光 的波动性是指光线有干涉、绕射、衍射和偏振等现 象，具有波长和频率。光的波长λ和频率ν之间有 如下的关系：
价铬吸收光后还原成三价铬，而供氢体放出氢气生 成酮结构。
CH CH2 OH
hv + Cr [VI]
C CH2 O
+ C［r Ⅲ］+ H2
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第六章 感光性高分子
当pH＞8时，HCrO4－不存在，则体系不会发 生光化学反应。利用这一特性，在配制感光液时， 加入氨水使之成碱性，可长期保存，不会反应。成 膜时，氨挥发而使体系变为酸性，光化学反应能正 常进行。从表6—4可见，重铬酸铵是最理想的增感 剂，也是因为上述原因。
聚
他 降重
乙
带 解氮
烯
感 性基
醇
光 高和
肉
基 分叠
桂
的 子氮
酸
高
基
酯
分
的
及
子
高
类
分
似
子
聚
合
物
其
重
重
他
氮
铬
的
和
酸
感
叠
盐
光
氮
+
性
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。
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。
感光高分子
以发射磷光的方式放出能
量，而回复到基态。
添加各种有效的光引 发剂或光增感剂
• 1823年发现用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。 • 1903年，才首次运用光固化原理，将不饱和酸类和不饱和酮类涂料制成图像 来刻饰标牌。
史
感光性高分子发展简
• 1940年开始，用感光性高分子制成的光刻已经大量应用于印刷电路工业。
一些带有感光基团的单体
感光性高分子功能及应用
感光高分子功能性质
感光高分子具有制作照相图像、制作固化膜、降解老化、 催化及其他反应、固相表面改性等功能。 照相功能：感光性高分子是主要的光致抗蚀剂和印刷制版
的感光材料，它属于非银盐感光材料。（与传统制版工业相比，
用光刻胶制版，具有速度快、重量轻、图案清晰等优点。）
吸收光的过程可能是借助于其他感光 性低分子物（光敏剂），当光敏剂吸收 光能后再引发高分子物的化学变化。
感光作用机理
•分子具有三种能量：即转动能、振动能、电子能。在末吸收外界能量时，它处于基态(D)，分子中的
电子处于成键轨道，配对自旋。分子一旦吸收了光的能量，振动能、转动能虽有增大，但以电子的激发能 量增加为最大。 分子受光照激发后，可能发生如下反应：（D*属于激发态分子）
感光化 合物+高 分子型 重氮和 叠氮基 化合物 + 高分子 重铬 酸盐 + 高分 子
重要的感光性高分子
高分子化合物+增感剂：
重络酸盐+亲水性高分子 重络酸盐导致高分子化合物光固化。
芳香族叠氮化合物+高分子 叠氮基具光学活性，能直接吸收光而分 解为亚氮化合物和氮。
1
2
3
芳香族重氮化合物+高分子 有自由基和离子两种形式。
光功能高分子材料ppt课件
5.2 光敏涂料
优点： 固化速度快 不需加热，耗能少 污染少 便于流水线作业 缺点： 不适合形状复杂物体的涂层 价格高
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光 表面涂料：装饰和保护层 敏 涂 料 光致抗蚀剂：制造印刷电路板 光敏涂料体系的组成：
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主 要 内 容
概述 光敏涂料 光致抗蚀剂 光致变色高分子材料 光导电高分子材料
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光化学反应过程： 1. 激发过程：分子吸收光能，电子从基 态向高能级跃迁，成为激发态。 2. 化学反应：激发态分子向其它分子转 移能量或产生各种活性中间体而发生化 学反应。
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by l i ght
光引发剂（PI）
（PI）*（激发态生成）﹠
具有化学功能的高分子材料
(a)主链导入型 C C C
(b)侧链导入型
(c)混合型
C C ＋C
图 3－1 感光高分子的组成
一、感光材料的功能基础 ――光化学反应
对有机化合物的光化学反应进行的大量研究， 是从五十年代到六十年代开始的，其后便迅速
发展起来，现在对于许多有机化合物的详细反
应机理已经搞清，并达到了系统化。开展光功
为考察对光功能材料进行分子设计的指导原则， 现举出在光化学反应和化合物的结构以及物性 等方面，材料是如何显示出功能的一个具体实 例进行探讨。图（3－3）所示的偶氮苯的顺反 式结构异构化，是有机光化学的基本反应实例， 包括多种衍生物在内，对这些光化学机理，人 们正进行仔细地研究。 有关这种光反应的化学和物理变化的主要内容， 可举出以下几种：
（4）以偶氮苯为交联剂合成的聚丙烯酸 乙酯 , 制成膜后用紫外光照射则收缩； 相反如用可见光照射，则能看到伸长。
这是一种光化学反应。因此，这种化合
物可能会成为今后将光能直接转换成机 械能的材料。
（5）将偶氮苯导入高分子主链，在溶液 中用紫外光照射，可将此高聚物异构化 为顺式结构，溶液的粘度减少 60 ～ 70 ％。 根据受光感应所引起的粘度变化，可考
光聚合性单体中混入低聚物，从而引起光聚合
的物质。除感光树脂之外，安息香还应用于光
固化性油墨和涂料等。
4）异构化反应
所谓异构化反应，是指组成反应物和生成物的 原子不变，而只生成结构不同的物质（结构异 构体）的反应。由光或热的作用引起的异构化 反应，其逆反应也有很多实例。特别是利用可 逆的光异构化反应，可以设计出各种光功能性 材料。首先考虑的是光敏材料。所谓光致变色 现象（photochromism）,是经光照射而发生的 一种可逆的变色现象。
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。
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（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
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（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。
从化学反应角度分析感光高分子材料类型
从化学反应角度分析感光高分子材料类型感光高分子材料是一种具有光敏性的聚合物材料，可以在光照下发生化学反应，从而产生物理或化学性质的变化。
这种材料具有广泛的应用领域，包括光敏剂、光刻胶、光纤通信、激光输出和光电显示等。
1.光引发型：这种类型的感光高分子材料在光照下会发生链式反应或离子反应，引发聚合反应或交联反应。
常见的光引发型感光高分子材料有苯并噻吩衍生物、芳香化合物、吲哚衍生物等。
这些材料在紫外光或可见光的激发下，能够发生电荷转移，从而引发聚合反应。
2.光敏剂：光敏剂是一种具有可逆可非可逆光化学反应的分子，能够在光照下发生化学和物理性质的改变。
光敏剂分为两类：一类是光度敏剂，如硝酸红、亚甲基蓝等，这些分子在光照下可以发生光度转变；另一类是光化敏剂，如光敏性聚合物、螺菌紫等，这些分子可以在光照下发生光化学反应，引发聚合反应或交联反应。
3.光聚合型：这种类型的感光高分子材料具有高度的光敏性，可以在光照下实现高效的聚合反应。
光聚合型感光高分子材料有光引发型和光敏剂两种类型，但其聚合效率更高，适用于高分子电子器件和微电子加工等领域。
4.光降解型：这种类型的感光高分子材料在光照下会发生分解反应，从而产生化学性质的变化，如断裂、氧化、分子间断裂等。
光降解型感光高分子材料常用于激光打印、图像编码和传感等领域。
总结起来，感光高分子材料的类型可以从光引发型、光敏剂、光聚合型和光降解型等角度进行分类。
每种类型的材料在光照下会发生不同的化学反应，从而实现物理或化学性质的变化，并用于不同的应用领域。
随着科技的不断进步和发展，感光高分子材料将在光电子器件、光学器件和传感器等领域发挥越来越重要的作用。
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
《功能高分子材料》 讲义
《功能高分子材料》讲义一、引言高分子材料在我们的日常生活和现代科技中扮演着至关重要的角色。
从塑料制品到合成纤维，从橡胶轮胎到涂料胶粘剂，高分子材料无处不在。
而功能高分子材料则是高分子材料领域中的一颗璀璨明珠，它们具有独特的物理、化学和生物学性能，能够满足各种特定的应用需求。
二、功能高分子材料的定义与分类（一）定义功能高分子材料是指那些具有特定功能，如光学、电学、磁学、催化、生物活性等，且这些功能超出了传统高分子材料的机械性能和加工性能范畴的高分子材料。
（二）分类1、按照功能分类导电高分子材料：如聚苯胺、聚乙炔等，具有良好的导电性。
高分子分离膜：用于分离、提纯和浓缩物质，如反渗透膜、超滤膜等。
高分子催化剂：能加速化学反应的进行，具有高选择性和高效性。
感光高分子材料：在光的作用下发生化学或物理变化，用于印刷制版、光刻胶等领域。
生物医用高分子材料：用于医疗器械、药物载体、组织工程等方面。
2、按照来源分类天然功能高分子材料：如纤维素、蛋白质等经过改性后具有特定功能。
合成功能高分子材料：通过化学合成方法制备的具有特定功能的高分子。
三、功能高分子材料的制备方法（一）分子设计在合成功能高分子材料之前，需要进行分子设计，确定高分子的结构和组成，以实现所需的功能。
（二）聚合方法1、自由基聚合广泛应用于合成各种功能高分子，通过控制反应条件和单体比例，可以调节高分子的性能。
2、离子聚合具有较高的反应活性和选择性，适用于制备结构规整的功能高分子。
3、配位聚合能够制备具有特定立构规整性的高分子。
（三）功能化改性对已有的高分子进行化学或物理改性，引入功能性基团或结构，使其具有特定功能。
四、导电高分子材料（一）导电机制包括电子导电和离子导电两种方式。
电子导电是通过高分子链中的共轭结构实现电子的迁移；离子导电则是通过高分子中的离子迁移来实现。
（二）应用1、电子器件如有机发光二极管（OLED）、有机场效应晶体管（OFET）等。
2、抗静电材料用于减少静电的产生和积累。
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
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除此之外，根据输出功能分类，包括光导电材料、光记录材料、光电转换材料、光致变色材料、光能储存材料和光致抗蚀材料等[3]。根据物性变化可分为：光致不溶型，即光照后不发生任何化学反应的材料；光致溶解型，光照后部分分解与其他溶剂相溶；光降解型，如垃圾袋、可降解餐盒等。
三、感光高分子材料的加工现状
高分子主要通过小分子链的加聚和缩聚形成大的分子链，分子结构层次多、类型复杂。目前感光性高分子树脂主要有两种，一种是具有橡胶特性的感光高分子。如由聚酯、聚醚及聚氨基甲酸酯组合而成的聚氨酯橡胶，在其加入乙烯基形成预聚物后加入甲基丙烯酸树脂等光引发剂而成的液体树脂。另一种是先制成具有橡胶特性的材料，再加入光引发剂等物质，该种感光性树脂多为固体。随着各行各业的应用需求日趋紧密，近年来，许多国内外的专家学者在感光高分子方向进行探索。[4]
2103年，李凌云、胡汪焱教授就肉桂酸- -羟乙酯感光树脂的合成做了相应的研究，以硫酸氢钠为催化剂,肉桂酸与乙醇反应合成了肉桂酸乙酯。通过肉桂酸和SOCl2反应形成肉桂酸氯，在乙二醇过量的条件下，以吡啶为溶剂，于较温和的条件下生成肉桂酸- -羟乙酯。肉桂酸酯的合成更丰富了光感材料的化学成分。
2014年，马衍峰和任天瑞教授发表文章《聚羧酸系分散剂的合成及其性能研究》，就甲基丙烯酸和丙烯酸的聚氨酯感光树脂的合成进行探索，并对其性能进行研究。该树脂通过聚醚、异氰酸酯、丙烯酸- -羟乙酯或甲基丙烯酸- -羟乙酯等逐步聚合而成的高分子，是一种具有氨基酸酯官能团的高分子，这种树脂既可以是液体，也可以是固体。其微观化学性质受异氰酸酯的摩尔比的影响，树脂交联固化速度随着树脂分子量和分子中含有光活性集团的增加而加快。因此，为了让丙烯酸聚氨酯高分子具有优良的光固化特性，应合理控制光反应基团和树脂分子量的含量。聚氨酯树脂比其他树脂更具有耐磨性。而且，由于这类产物的强度比其它丙烯酸酯树脂的强度大一些，所以要制成柔软的印制板材必须具有较好的弹性。这一研究使得柔软印制板有了更进一步的发展。
功能材料中感光高分子在各种领域中得到最广泛的应用。特别是近年来信息科技的不断进步发展使得材料的光物理和光化学性在实际应用上得到更大程度的开发利用。感光高分子有敏感性、成像性、显影性等性能，因此被广泛应用在印刷图像、光刻技术、细微加工、集成电路等方面。感光树脂在塑料、纤维、防护镜、隐形眼镜、涂料和胶黏剂等方面也有着重要地位。对于不同用途，感光材料也就具有不同的特性。如作为集成电路的电子器件材料，要求材料的成像特性更为清晰精确；而对胶黏剂和漆料来说，需要材料具有更快的感光固化速度和更均匀的涂膜性。
参考文献
[1]谢济.感光性高分子的性能评价[U].沈阳师范大学,2014.
[2]秦序，PMMA/PQ感光高分子掺杂硝基苯胺后在全像储存上的特性研究[J]，沧州师范学院学报，2015（第一期）：60-64.
[3]刘志华,张希.表面印迹交替层状组装薄膜[J].高分子学报,2011,(第9期)：950-955.
光敏涂料与其他涂料的根本不同之处是必须经过紫外线的照射，只有在紫外线的照射下才可以使其原有体系分解成游离状态，形成固化膜。光固化涂料与传统的自然干燥的涂料相比，可在几秒钟或几分钟内快速结成硬质膜，也可以在日光照射下缓慢地固化成膜。这一材料的出现，提高了能量的利用率，无污染涂抹质量高。
（4）感光材料在光刻胶上的应用
关键词：功能高分子、聚合、光化学、聚氨酯
一、引言
随着时代的不断进步发展，人类将进入到更现代化、科技化的时代。为解决节能、环保、可持续发展的问题，高科技产品将被大力开发，功能高分子材料会有更大的应用前景和发展空间。迄今，新型材料不断研发，功能材料在全世界都得到了突破性的进展。由于功能材料是现代科学的基础使得国外很多国家非常重视对新型功能材料的研究，在能源、计算机、通讯、电子、激光等多方面均被广泛使用。因此，功能材料在未来社会发展中会扮演重要的角色。[1]
四、感光高分子材料的应用前景和发展趋势
（1）感光材料在印刷工业的应用
感光性高分子主要应用在印刷业，用光固化的图纸和油墨主要是由感光高分子制成。[5]用感光性高分子制作而成的印刷版材有较高的分辨力度，且只需光照即可完成制作的主要步骤，方便快捷，这一方法已逐步代替传统印制板。PS版若采用酚醛树脂和双叠氮化台物的混合物制作其分辨力比之前的材料有了很大程度上的提高。可见，感光材料在印刷、影印的行业的重要性。
[7]杜遥雪,周阳,张贤宝,李坚勇,殷小春.LED透镜注射成型工艺稳健性优化分析[J].工程塑料应用,2015,(第7期):1001-3539.
（2）感光材料在电子工业的应用
感光性高分子因其特点而在电子行业得到广泛使用，集成电路主要是由光刻胶的使用得以大批量生产，这提高了生产效率。传统的光刻胶中含有抗蚀剂等物质，其中聚亚酞氨化合物因其具有较高的稳定性和强度，可以长久保存而得到更多的应用。
（3）感光材料在光ຫໍສະໝຸດ 化涂料上的应用感光性高分子在光的作用下发生化学转变，由液态转变成固态，可使可溶易溶的固态感光性材料转变为不可溶的物质，从而改变材料的性能。它的工艺原理是由于紫外光的照射，使得材料内部的分子链发生聚合反应，从而使液态的涂料因缩聚反应转变成固态涂料，达到固化的目的。
二、感光高分子的分类
根据化学反应的不同，分为光交联型高分子、光分解型高分子、光致变色高分子这三类。光交联型高分子是指在关照下分子链间发生交联耦合反应的感光性高分子。光分解型高分子是在光照下，分子侧链上的有机化合物分解成零散单个分子的高分子。光致变色高分子在光照后化学结构发生变化，结构变化前后吸收可见光波长不同，因此看到的颜色不同，停止光照后材料又变回原来的颜色。[2]
[4]尹国华,张海燕,刘旭,程丽华.原甲酸三乙酯的合成与应用[J].山东化工,2015,(第11期)：91、93.
[5]何潇.高分子材料在印刷包装领域中的应用[J].东方文化周刊,2014,(第18期)：1005-9253.
[6].日本三洋化成工业公司开发出新型聚氨酯树脂[J].石油化工,2014,(第4期):378.
光刻胶同样也是固化反应的一种，是指材料经过照射或辐射后，分子链打开，与其他分子链发生偶合作用形成耐蚀刻薄膜材料。这种光不仅仅是紫外光，还可以是电子束、准分子激光束、离子束、X射线等。
采用光敏刻胶材料和可人为操控的曝光度将图形复制到另一平面的过程被称为光刻，光刻根据反应机理包括两种基本工艺类型，一种是光照下形成不可溶物质的负性光刻；另一种是经过光照形成可溶物质的正性光刻。这两种光刻工艺的主要区别是光刻胶种类的不同。因此可根据硅片表面刻蚀的电路图型选择不同类型的光刻胶，实现所需的电路图型。不过光刻所需的溶剂对人体有一定的伤害，研制出方便安全的显影剂还需要不断尝试。
感光高分子材料加工与应用研究进展
摘要：高分子材料是以高分子化合为基础在当今社会生活中被广泛使用的一种材料。感光高分子材料是材料因光的作用使内部分子或分子间发生物理或化学变化，利用这些变化实现相应的功能。感光材料主要是感光性树脂材料，也就是用于电子部门的光致抗蚀剂。本文介绍了感光高分子的种类，及不同感光材料的加工合成。同时分析感光材料的应用前景和发展趋势。
2015年杜遥雪发表期刊《工程塑料应用》，对光感透镜的加工工艺进行研究。[7]感光高分子可以采用注射成型、挤出成型、中空成型和压缩成形等方法加工而成。挤出成型是在挤出机中经过中空加热融化，使材料分子链发生化学变化，再经加压使其固化成形。该方法主要应用在管棒、板和薄膜等。注射成型的应用范围最广，几乎所有高分子材料成型均可使用，可以一次成型，该方法适应性强。
感光高分子材料在汽车、印刷等行业取得的很大进展，为解决节能、环保、可持续发展等问题也在推动高分子材料加工装备及技术不断前进。为了更好地加工出新型感光高分子材料，不断研发出先进的技术设备，如注塑吹塑全电动机、轻型材料的超临界流体辅助微孔发泡技术、气体液体辅助注塑技术、复杂制品的吹塑注塑技术和纳米复合加工成型技术。这些设备为感光高分子的加工提供了便利。