精细化工新材料新技术
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精细化学品概论
第九章 精细化工新材料
与新技术
精细化工新材料新技术
9.1 功能高分子材料及其分类
功能高分子的概念：功能高分子材料，简称功能高分子
（Functional Polymer），是指那些可用于工业和技术中的具有 物理和化学功能如光、电、磁、声、热等特性的高分子材料。 例如感光高分子、导电高分子、光电转换高分子、医用高分子、 高分子催化剂等。
H2C CH
nБайду номын сангаас
CH2
O
N
O
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
可通过以下合成路线制备：
O HCHO
NH KOH
O
O
H2C CH n
N CH2Cl
O
AlCl3
O
N CH2OH
PCl3 丙酮
O H2C CH
n
CH2
O
N
O
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
HOOC C6H5
C6H5 hυ COOH
HOOC
C6H5
C6H5
C6H5 COOH
C6H5
α-吐星酸
精细化工新材料新技术
COOH hυ COOH
C6H5 C6H5
COOH
COOH
β-吐星酸
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
聚乙烯醇肉桂酸酯由聚乙烯醇和肉桂酰氯反应制备，反应式：
(4) 叠氮型感光树脂：
H2 CH C O CO CH3
H2 CH C OH
n
+
N3
H2
H2
CH C
CH C
OH O
CO CH +
HC
H2 H H2 H C CpC C q
OH O
H H2 H H2C C p C C q
OH
O
C O hυ CH
HC
CO HC HC
H H2 H H2C C p C C q
OH
O
CO
CH
CH
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
精细化工新材料新技术
9.1 功能高分子材料及其分类
（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。
O H2 H C C n + Cl C CH CH
OH
吡啶
H2 H H2 H
C
C pC
C q
OH
O
CO
CH
HC
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
聚乙烯醇肉桂酸酯在光照下侧基可发生二聚反应，形成环丁烷 基而交联:
H2 H H2 H C CpC C q
丙烯酸系肉桂酸类感光性高分子：
H2 H CCn
CO
O
OCH2CH2O C CH CH
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
环氧树脂的肉桂酸酯类感光性高分子：
CH3
H2
H2
O
C
O C CH C
n
CH3
O
CO
CH
CH
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
9.2.1 概述
感光性高分子是指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。目 前开发比较成熟、有实用价值的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。
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
9.2.2 具有感光基团的高分子及其合成方法
在有机化学中，许多基团具有光学活性，其中以肉桂酰基最为著名，此外， 重氮基、叠氮基都可引入高分子形成感光性高分子。
(1) 聚乙烯醇肉桂酸酯及其类似高分子： 肉桂酸在光照下，双键能够发生2+2环合反应，反应式如下：
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
所谓光致抗蚀材料，是指高分子材料经光照辐射后，分子结构从线型可溶 性的转变为体型不可溶的，从而产生了对溶剂的抗蚀能力。 而光致诱蚀材料正相反，当高分子材料受光照辐射后，感光部分发生光分 解反应，从而变成可溶性。目前广泛使用的预涂感光版，简称PS版式 （Presensitized Plate），就是将感光材料树脂预先涂在亲水性的基材（如 阳极氧化铝板）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，感光部分的树脂保留了下来，这种PS版称为负片 型；而晒印时发生光分解反应，则溶剂将曝光分解部分的树脂溶解，这种 PS版称为正片型。
精细化工新材料新技术
9.1 功能高分子材料及其分类
功能高分子的分类：按其性质、功能或实际用途划分
（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、光导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它电敏感性材料。 （4）高分子分离材料 包括各种分离膜、缓释膜和其它半透明膜 材料、离子交换树脂、高分子絮凝剂、高分子螯合剂等。
聚乙烯醇的肉桂酸-二元酸混合酯，分子链中的肉桂酰基赋予了 感光性，羧基则提供碱可溶性，从而可用碱水显影。
H2 H
H2
C C C CH
m
n
H2 H
H2
C C C CH
m
n
O
O
O
O
CO CH CH
CO CH2 CH2
CO CH CH
CO COOH
COOH
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
(2) 聚乙烯苄叉苯乙酮：
H2C CH
n
O C CH CH
R
可通过以下合成路线制备：
H2C CH n
CH3COCl H2C CH n R
AlCl3
CHO
H2C CH n
O C CH3
O C CH CH
R
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
(3) 含α-苯基马来酰亚胺基的感光性高分子：
第九章 精细化工新材料
与新技术
精细化工新材料新技术
9.1 功能高分子材料及其分类
功能高分子的概念：功能高分子材料，简称功能高分子
（Functional Polymer），是指那些可用于工业和技术中的具有 物理和化学功能如光、电、磁、声、热等特性的高分子材料。 例如感光高分子、导电高分子、光电转换高分子、医用高分子、 高分子催化剂等。
H2C CH
nБайду номын сангаас
CH2
O
N
O
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
可通过以下合成路线制备：
O HCHO
NH KOH
O
O
H2C CH n
N CH2Cl
O
AlCl3
O
N CH2OH
PCl3 丙酮
O H2C CH
n
CH2
O
N
O
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
HOOC C6H5
C6H5 hυ COOH
HOOC
C6H5
C6H5
C6H5 COOH
C6H5
α-吐星酸
精细化工新材料新技术
COOH hυ COOH
C6H5 C6H5
COOH
COOH
β-吐星酸
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
聚乙烯醇肉桂酸酯由聚乙烯醇和肉桂酰氯反应制备，反应式：
(4) 叠氮型感光树脂：
H2 CH C O CO CH3
H2 CH C OH
n
+
N3
H2
H2
CH C
CH C
OH O
CO CH +
HC
H2 H H2 H C CpC C q
OH O
H H2 H H2C C p C C q
OH
O
C O hυ CH
HC
CO HC HC
H H2 H H2C C p C C q
OH
O
CO
CH
CH
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
精细化工新材料新技术
9.1 功能高分子材料及其分类
（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。
O H2 H C C n + Cl C CH CH
OH
吡啶
H2 H H2 H
C
C pC
C q
OH
O
CO
CH
HC
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
聚乙烯醇肉桂酸酯在光照下侧基可发生二聚反应，形成环丁烷 基而交联:
H2 H H2 H C CpC C q
丙烯酸系肉桂酸类感光性高分子：
H2 H CCn
CO
O
OCH2CH2O C CH CH
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
环氧树脂的肉桂酸酯类感光性高分子：
CH3
H2
H2
O
C
O C CH C
n
CH3
O
CO
CH
CH
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
9.2.1 概述
感光性高分子是指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。目 前开发比较成熟、有实用价值的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。
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
9.2.2 具有感光基团的高分子及其合成方法
在有机化学中，许多基团具有光学活性，其中以肉桂酰基最为著名，此外， 重氮基、叠氮基都可引入高分子形成感光性高分子。
(1) 聚乙烯醇肉桂酸酯及其类似高分子： 肉桂酸在光照下，双键能够发生2+2环合反应，反应式如下：
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
所谓光致抗蚀材料，是指高分子材料经光照辐射后，分子结构从线型可溶 性的转变为体型不可溶的，从而产生了对溶剂的抗蚀能力。 而光致诱蚀材料正相反，当高分子材料受光照辐射后，感光部分发生光分 解反应，从而变成可溶性。目前广泛使用的预涂感光版，简称PS版式 （Presensitized Plate），就是将感光材料树脂预先涂在亲水性的基材（如 阳极氧化铝板）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，感光部分的树脂保留了下来，这种PS版称为负片 型；而晒印时发生光分解反应，则溶剂将曝光分解部分的树脂溶解，这种 PS版称为正片型。
精细化工新材料新技术
9.1 功能高分子材料及其分类
功能高分子的分类：按其性质、功能或实际用途划分
（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、光导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它电敏感性材料。 （4）高分子分离材料 包括各种分离膜、缓释膜和其它半透明膜 材料、离子交换树脂、高分子絮凝剂、高分子螯合剂等。
聚乙烯醇的肉桂酸-二元酸混合酯，分子链中的肉桂酰基赋予了 感光性，羧基则提供碱可溶性，从而可用碱水显影。
H2 H
H2
C C C CH
m
n
H2 H
H2
C C C CH
m
n
O
O
O
O
CO CH CH
CO CH2 CH2
CO CH CH
CO COOH
COOH
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
(2) 聚乙烯苄叉苯乙酮：
H2C CH
n
O C CH CH
R
可通过以下合成路线制备：
H2C CH n
CH3COCl H2C CH n R
AlCl3
CHO
H2C CH n
O C CH3
O C CH CH
R
精细化工新材料新技术
9.2 感光性高分子（Photosensitive Polymer）
(3) 含α-苯基马来酰亚胺基的感光性高分子：