一种全息记录材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种全息记录材料及其制备方法，所述全息记录材料以质量分数计，包括8％～60％的多官能度硫醇单体，8％～60％的多官能度丙烯酸酯单体以及8％～60％多官能度烯丙基单体；其中，所述多官能度硫醇单体包括12个～20个—CH2—以及至少2个疏基，所述多官能度丙烯酸酯单体包括10个～20个—CH2—以及至少2个缺电子碳碳双键，所述多官能度烯丙基单体包括8个～18个—CH2—以及至少2个富电子碳碳双键。本制备方法通过对反应参与的单体的选择和反应条件的控制，使得制备出来的全息记录材料同时满足高模量和高衍射效率的要求，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光聚合材料
，更具体地，涉及一种全息记录材料及其制备方法。
技术介绍
假冒伪劣危害国家安全和人们的正常生活，发展防伪技术对打击制假售假、促进有序市场的正常建设尤为重要。防伪技术大致可分为两大类：一类不需要借助任何工具即可分辨真伪，观察者改变角度或通过触摸就可以识别材质、硬度、纹路、图文、颜色等安全信息。利用胆甾相液晶聚合物等手性结构、光刻光栅及多步偏振聚合法获得的视觉变色防伪技术就属于这类。另一类需要借助外界工具才能识别，譬如隐形条码和电磁功能防伪。前者易分辨，但制备技术门槛较低、易被伪造者仿造；后者防伪效果好，但难以全民普及，而且随着科技的发展，该类防伪技术也面临着新的挑战，譬如最近出现的银行卡复制机就破坏了该类防伪技术的权威性。为了提高防伪的安全性和垄断性，并便于普通民众鉴别，需开发新的光学防伪技术。三维全息防伪技术是一个重要的发展方向。全息记录材料是三维全息防伪技术的基础，全息材料的模量和制得的光栅衍射效率决定其负载图文亮度，进而影响其防伪效果。然而，现有的通过两步法得到的全息记录材料，其模量不超过104帕，衍射效率不超过85％，较低的模量和衍射效率使得现有全息记录材料在高端防伪
难以满足要求。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种全息材料及其制备方法，其目的在于对单体进行选择，使得全息材料同时满足高模量和高衍射效率的要求。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种全息记录材料，所述全息记录材料以质量分数计，包括8％～60％的多官能度硫醇单体，8％～60％的多官能度丙烯酸酯单体以及8％～60％多官能度烯丙基单体；其中，所述多官能度硫醇单体包括12个～20个—CH2—以及至少2个疏基，所述多官能度丙烯酸酯单体包括10个～20个—CH2—以及至少2个缺电子碳碳双键，所述多官能度烯丙基单体包括8个～18个—CH2—以及至少2个富电子碳碳双键。优选地，所述多官能度硫醇单体的化学结构式为其中，R11为碳原子或苯基，R12为R13各自独立地为C1～C8的烷基或R121各自独立地为C1～C8的烷基，R122各自独立地为—SH、—CH3或—OH。作为进一步优选地，所述多官能度硫醇单体为季戊四醇四巯基乙酸酯、季戊四醇四巯基戊酸酯、季戊四醇四巯基丁酸酯、季戊四醇四巯基己酸酯或三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)。优选地，所述多官能度丙烯酸酯单体的化学结构式为其中，R21为碳原子或苯基，R22为R23为C1～C8的羟基烷基或R24为—CH2—、苯基或R25为C1～C8的羟基烷基，R221各自独立地为C1～C8的烷基，R222各自独立地为—C＝CH2、—CH3或—OH，n为5～10。作为进一步优选地，所述多官能度丙烯酸酯单体为季戊四醇四丙烯酸酯、二(三羟甲基丁烷)四丙烯酸酯、季戊四醇四丁烯酸酯、季戊四醇四戊烯酸酯或分子量200～600的聚乙二醇二丙烯酸酯。优选地，所述多官能度烯丙基单体的化学结构式为其中，R31各自独立地为C1～C8的烷基，R32各自独立地为C1～C8的烷基，R33为碳原子或苯基，R34为C4～C8的烷基。作为进一步优选地，所述多官能度烯丙基单体为1,3,5-三烯庚烷基-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)三酮、三羟甲基己烷二烯丁基醚、三羟甲基戊烷二烯戊基醚、三丁二醇二丁烯基醚或三己二醇二丙烯基醚。优选地，所述全息记录材料还包括0.1％～1.9％的光引发剂；所述光引发剂为3,3’-羰基双(7-二乙胺香豆素)和N-苯基甘氨酸的质量比为1:5～5:1的混合物，二(2,6-二甲氧基苯甲酰)-2,4,4-三甲基戊基氧化磷和2羟基-2-甲基-1-苯基丙酮的质量比为1:3～3:1的混合物，四碘四氯荧光素钠盐和N-苯基甘氨酸的质量比为1:5～5:1的混合物，或者双(1-(2,4-二氟苯基)-3-吡咯基)二茂钛。优选地，所述全息记录材料还包括0.1％～1.9％的催化剂；所述催化剂为三乙胺、吡啶或格氏试剂。按照本专利技术的另一方面，还提供了上述全息记录材料的制备方法，包括以下步骤：(1)以反应混合液的总质量份数为100份计，将8份～60份的多官能度硫醇单体、8份～60份的多官能度丙烯酸酯单体、8份～60份的多官能度烯丙基单体以及0.1份～1.9份的光引发剂均匀混合获得反应混合液；(2)在所述反应混合液中加入0.1份～1.9份的催化剂，使得所述多官能度硫醇单体中20％～80％的疏基与所述多官能度丙烯酸酯单体中的缺电子碳碳双键发生迈克尔加成反应，获得全息记录材料前驱体；(3)将全息记录材料前驱体在相干激光下照射，使得多官能度硫醇单体中剩余的疏基与所述多官能度烯丙基单体中的富电子碳碳双键发生自由基加成反应，获得所述全息记录材料。优选地，所述步骤(1)中的均匀混合的方法为：20℃～90℃的温度下，磁力搅拌或超声0.1h～2.0h。优选地，在所述步骤(2)中，所述多官能度硫醇单体中33％～72％的疏基与所述多官能度丙烯酸酯单体中的缺电子碳碳双键发生迈克尔加成反应。优选地，在所述步骤(2)中，用光-示差扫描量热法控制多官能度硫醇单体中疏基的反应率。优选地，所述步骤(3)中相干激光的波长为432nm～532nm。作为进一步优选地，所述步骤(3)中的照射时间为10s～45s。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于对反应参与物和相干激光的波长进行了优化，能够取得下列有益效果：1、本专利技术利用了迈克尔加成反应与自由基加成反应的作用机理和反应条件不同，使得多官能度硫醇单体中的疏基与不同的化合物分步加成，同时利用了多官能度丙烯酸酯单体对模量的提高特性以及多官能度烯丙基单体的对衍射效率的提高特性，使制备产生的全息记录材料同时具有高模量和高衍射效率；2、三种单体的柔性亚甲基(—CH2—)数量为8个～20个不等，不仅参与反应的基团之间具有较小的位阻效应，基团之间的反应更彻底，从而使得产物的交联度增大，模量比现有技术模量提高了2个数量级，衍射效率也提高了12％左右；同时，不至于由于分子链过长，分子量过大影响产物中有效基团的数量；3、本专利技术的制备方法的反应条件对氧气和水不敏感，不需要苛刻的制备条件，更具有制备和应用前景；4、相干激光波长优选为432nm～532nm，该波长范围的相干激光穿透能力较强，且能量较低，能使得多官能度硫醇单体与多官能度烯丙基单体的反应较为完全，提高了全息记录材料的合成效率。附图说明图1是实施例1、实施例2、实施例3所得全息记录材料衍射效率图；图2是实施例4所得全息记录材料模量变化图；图3是实施例5所得全息记录材料模量变化图；图4是实施例7所得全息记录材料模量变化图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供了一种全息记录材料，所述全息记录材料以质量分数计，包括8％～60％的多官能度硫醇单体，8％～60％的多官能度丙烯酸酯单体，8％～60％多官能度烯丙基单体，0.1％～1.9％的光引发剂以及0.1％～1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全息记录材料，其特征在于，所述全息记录材料以质量分数计，包括8％～60％的多官能度硫醇单体，8％～60％的多官能度丙烯酸酯单体以及8％～60％多官能度烯丙基单体；其中，所述多官能度硫醇单体包括12个～20个—CH2—以及至少2个疏基，所述多官能度丙烯酸酯单体包括10个～20个—CH2—以及至少2个缺电子碳碳双键，所述多官能度烯丙基单体包括8个～18个—CH2—以及至少2个富电子碳碳双键。

【技术特征摘要】
1.一种全息记录材料，其特征在于，所述全息记录材料以质量分数计，包括8％～60％的多官能度硫醇单体，8％～60％的多官能度丙烯酸酯单体以及8％～60％多官能度烯丙基单体；其中，所述多官能度硫醇单体包括12个～20个—CH2—以及至少2个疏基，所述多官能度丙烯酸酯单体包括10个～20个—CH2—以及至少2个缺电子碳碳双键，所述多官能度烯丙基单体包括8个～18个—CH2—以及至少2个富电子碳碳双键。2.如权利要求1所述的全息记录材料，其特征在于，所述多官能度硫醇单体的化学结构式为其中，R11为碳原子或苯基，R12为R13各自独立地为C1～C8的烷基或R121各自独立地为C1～C8的烷基，R122各自独立地为—SH、—CH3或—OH。3.如权利要求1所述的全息记录材料，其特征在于，所述多官能度丙烯酸酯单体的化学结构式为其中，R21为碳原子或苯基，R22为R23为C1～C8的羟基烷基或R24为—CH2—、苯基或R25为C1～C8的羟基烷基，R221各自独立地为C1～C8的烷基，R222各自独立地为—C＝CH2、—CH3或—OH，n为5～10。4.如权利要求1所述的全息记录材料，其特征在于，所述多官能度烯丙基单体的化学结构式为其中，R31各自独立地为C1～C8的烷基，R32各自独立地为C1～C8的烷基，R33为碳原子或苯基，R34为C4～C8的烷基。5.如权利要求1所述的全息记录材料，其特征在于，所述全息记录材料还包括0.1％～1.9％的光引发剂；所述光引发剂为3,3’-羰基双(7-二乙胺香豆素)和N-苯基甘氨酸的质量比为1:5～5:1的混合物，二(2,6-二甲氧基苯甲酰)-2,4,4-三甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：解孝林，赵东旭，廖永贵，倪名立，彭海炎，周兴平，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42