多组分光引发体系及光致聚合物材料制造技术

一种多组分光引发体系及光致聚合物材料，多组分光引发体系包含如式(1)所示结构的光引发促进剂：

【技术实现步骤摘要】
多组分光引发体系及光致聚合物材料
本专利技术涉及感光材料
，尤其涉及一种多组分光引发体系及光致聚合物材料。
技术介绍
当今世界正处于信息化的时代，各种高新技术产业对于信息存储的要求越来越高，而当下广泛使用的存储技术均属于面存储技术，如磁存储或光盘存储，且存储密度已接近理论极限，另外，二维信息显示方式已经略显单调，且图像信息展示不够全面，真三维、沉浸式的信息显示方式已成为人们关注的焦点，因此，对于全系存储这种新型存储技术的研究势在必行。光致聚合物作为全息存储材料中的一类，具有高灵敏度、高衍射效率、无需后续处理、制备成本低、加工方便、稳定性较好等特点，目前受到广泛的关注。光致聚合物主要包含三大组分，如光引发体系，单体，成膜剂，在特定情况下，可能还需要链转移剂，流平剂，增塑剂，交联剂等其它组分。在光致聚合物中，光引发体系负责吸收光能产生自由基，进而由自由基引发单体发生聚合，评价光致聚合物使用性能的最重要的指标包括最大衍射效率，折射率调制度与感光灵敏度。由此可见，光引发体系在光致聚合物中是非常重要的组分，对光致聚合物的性能有明显的影响。因此，对光引发体系的研究一直以来也是光致聚合物研究内容的核心。光引发体系按照组分的数目可以分为单组分，双组分以及多组分光引发体系。其中单组分体系往往在可见光波段范围内吸收较弱；双组分体系中通常一个组分(吸收峰位于可见光波段)负责吸收光能，将能量传递给另一个组分后产生自由基，其缺点在于对单体聚合的引发效率较低，通常情况下，单体的转化率很难超过60％；多组分体系是指在双组分体系的基础上添加特定组分，可以称为光引发促进剂，该组分可以改变光引发反应的进程，从而很明显的提高单体聚合引发效率。因此，多组分光引发体系的作用与机理是当前研究的一个重要方向。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种多组分光引发体系及光致聚合物材料，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：作为本专利技术的一个方面，提供了一种多组分光引发体系，包含如式(1)所示结构的光引发促进剂：其中，X为O、S或N，R选自H、卤素或硝基。作为本专利技术的另一个方面，提供了一种光致聚合物材料，包含苄叉环戊酮类光敏剂、六芳基双咪唑类光引发剂、成膜剂、单体以及如式(1)所示结构的光引发促进剂：其中，X为O、S或N，R选自H、卤素或硝基。作为本专利技术的再一个方面，提供了一种光致聚合物薄膜，通过以下步骤制备而成：使用如上所述的光致聚合物材料溶于溶剂中，配置为溶剂型光致聚合物感光液；在安全灯下将所述溶剂型光致聚合物感光液涂敷于一基材表面，成膜干燥后得到所述光致聚合物薄膜。基于上述技术方案，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供带有巯基的含氮稠杂环化合物作为光引发促进剂，能够与光致聚合物中基础的双组分光引发体系组成多组分光引发体系，能够显著提高光致聚合物的性能，如衍射效率、折射率调制度和感光灵敏度。附图说明图1是本专利技术实施例1-6和对比例1-2的衍射效率测试示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。根据本专利技术的基本构思，提供一种提高光致聚合物性能的光引发促进剂，即在现有的光引发体系基础上尤其是苄叉环戊酮类光敏剂/六芳基双咪唑类引发剂这类双组分光引发体系基础上，添加一类带有巯基的含氮稠杂环化合物及其衍生物构成多组分光引发体系后，可以改变光反应历程，从而非常显著地提高光致聚合物的性能。根据本专利技术的一些实施例，提供了一种多组分光引发体系，包含如式(1)所示结构的光引发促进剂：其中，X为O、S或N，R选自H、卤素或硝基。可以看出，该光引发促进剂为2-位巯基取代的含氮稠杂环化合物，其能够促进光引发反应的机理尚不明确，但推测是通过电子传递而改变光反应历程，从而加速反应进行，提高单体聚合引发效率。作为优选，该光引发促进剂具有如式(1-a)、(1-b)、(1-c)或(1-d)所示的结构：其中，该多组分光引发体系还包含苄叉环戊酮类光敏剂和六芳基双咪唑类光引发剂，能够与前述光引发促进剂协同作用，提高单体聚合引发效率。根据本专利技术的一些实施例，还提供了一种光致聚合物材料，包括成膜剂、苄叉环戊酮类光敏剂、六芳基双咪唑类光引发剂、上式(1)所示结构的光引发促进剂、单体及任选的助剂。此处“任选”的含义为可根据需要选择加入助剂或不加入助剂。其中，成膜剂的含量为40～95wt％；可以是聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂、含氟树脂中的一种或多种，成膜剂的作用是对其他组分起支撑作用，并形成几何尺寸稳定的光致聚合物干膜。苄叉环戊酮类光敏剂的含量为0.05～3wt％；光敏剂在可见光波长范围的特定区域有强吸收，在吸收光能之后通过电子转移或者单纯的能量转移将能量转移给光引发剂，进而使光引发剂生成自由基。在本专利技术中的苄叉环戊酮类光敏剂可以是式(2-a)所示的(2E，5E)-2，5-双[(4-(二甲氨基)苯基)亚甲基]环戊酮(BDMA)、或者式(2-b)所示的(2E，5E)-2，5-双[(4-(二乙氨基)苯基)亚甲基]环戊酮(BDEA)：六芳基双咪唑类光引发剂的含量为5～40wt％；这类引发剂与环戊酮类光敏剂具有良好适配性。在适当的光源曝光下，光引发剂接受由光敏剂传递的能量和电子，形成自由基，从而引发单体进行聚合反应。在本专利技术中的六芳基双咪唑类光引发剂可以是式(3-a)所示的2，2′-双(2-氯苯基)-4，4′，5，5′-四苯基-1，2′-联咪唑(o-Cl-HABI)或者式(3-b)所示其衍生物2，2′，4-三(2-氯苯基)-5-(3，4-二甲氧基苯基)-4′5′-二苯基-1，1′-二咪唑(TCDM-HARI)。式(1)所示的光引发促进剂的含量为0.01～6wt％；该类成分添加到光致聚合物中，可以与苄叉环戊酮类光敏剂/六芳基双咪唑类引发剂这一双组分光引发体系组成多组分光引发体系，改变光反应的历程，从而使光致聚合物的衍射效率，折射率调制度与感光灵敏度得到显著的提高。在本专利技术中具体可以是2-巯基苯并恶唑(MBO)、5-氯-2-巯基苯并噻唑(MBT)、2-巯基苯并咪唑(MBI)或5-硝基-2-巯基苯并恶唑。单体的含量为0.5～48wt％；通常选择非挥发性液态单体，液态单体相比固态单体，更有利于曝光过程中的迁移和反应，当然也可以是由固态单体与液态单体组成的复合单体。单体与引发剂产生的自由基结合，并通过链增长形成聚合物链。当前选用的单体主要有乙烯基单体(N-乙烯基咔唑)，丙烯酸类单体(包括丙烯酸、甲基丙烯酸等)与丙烯酸酯类单体(包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸-2-苯氧基乙酯等)中的一种或者它们的组合。助剂的含量为0～35wt％；可以包括增塑剂、流平剂等的一种或多种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多组分光引发体系，包含如式(1)所示结构的光引发促进剂：/n

【技术特征摘要】
1.一种多组分光引发体系，包含如式(1)所示结构的光引发促进剂：



其中，X为O、S或N，R选自H、卤素或硝基。


2.根据权利要求1所述的多组分光引发体系，其特征在于，所述光引发促进剂具有如式(1-a)、(1-b)、(1-c)或(1-d)所示的结构：





3.根据权利要求1所述的多组分光引发体系，其特征在于，所述多组分光引发体系还包含苄叉环戊酮类光敏剂和六芳基双咪唑类光引发剂。


4.根据权利要求3所述的多组分光引发体系，其特征在于，苄叉环戊酮类光敏剂为0.05～3重量份，六芳基双咪唑类光引发剂为5～40重量份，光引发促进剂为0.01～6重量份。


5.一种光致聚合物材料，包含苄叉环戊酮类光敏剂、六芳基双咪唑类光引发剂、成膜剂、单体以及如式(1)所示结构的光引发促进剂；



其中，X为O、S或N，R选自H、卤素或硝基。


6.根据权利要求5所述的光致聚合物材料，其特征在于，所述光引发促进剂具有如式(1-a)、(1-b)、(1-c)或(1-d)所示的结构：





7.根据权利要求5所述的光致聚合物材料，其特征在于：
所述苄叉环戊酮类光敏剂为(2E，5E)-2，5-双[(4-(二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卫平，史志伟，陈海宁，刘慧丛，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11