光致聚合物组合物以及光栅制造技术

本发明专利技术涉及一种绿敏型光致聚合物组合物以及光栅，所述组合物包括如下组分：聚合活性单体；染料化合物，所述染料化合物至少在532nm光波长附近的具有激发活性；引发剂；成膜组分以及增塑剂。所述聚合活性单体与成膜组分的折射率差(n

【技术实现步骤摘要】
光致聚合物组合物以及光栅
本专利技术属于光学材料及其制备领域，具体涉及光致记录材料及其形成的光栅，特别指一种绿敏型全息记录的光致聚合物组合物、光栅及其制备方法或者是使用绿敏聚合物的全息记录体系。
技术介绍
全息记录是利用光学干涉的原理，将物光波的全部信息(包括振幅和位相)以干涉条纹的形式记录下来。当记录介质较厚(厚度比记录的干涉条纹间距大得多)时，两相干光束在介质内相互作用，形成三维光栅状体全息图。体全息图的吸收系数和折射率呈周期性变化，当读出光满足布拉格衍射条件时，以衍射成像的形式恢复存储信息。全息图的质量在很大程度上取决于记录材料的特性，理想的全息记录材料应具有高分辨率、高折射率调制度、较高的感光灵敏度、较宽的光谱范围、低噪声和高衍射效率，并且可重复使用、保存时间长和价格低。本领域中，传统的全息记录材料包括卤化银敏化明胶、重铬酸盐明胶、光折变晶体、光敏/光致聚合物等。其中光敏/光致聚合物材料利用不可逆的光聚合反应产生的材料折射率变化进行全息记录。在典型的加工方式中，在通过可见光激光照射光致组合物形成原件时，用于全息记录的光致聚合物组合物中的单体通过聚合反应而形成(固化的)聚合物，其结果，可以在光致聚合物组合物形成的元件中产生能够形成干涉图案的结构特征。于此同时，通过对折射率的调制，使得可以形成具有高衍射效率的相位全息图，从而可以实现全息记录。由于光敏/光致聚合物材料具有高灵敏度、高分辨率、高信噪比、成本低廉、加工工艺简单等特点，因此成为体全息器件领域最有潜力的记录材料之一。作为全息记录材料的光敏/光致聚合物体系一般包含染料、光引发剂、一种或多种单体、成膜剂等。记录光照射聚合物后，染料被光子激发，随后与引发剂相互作用产生自由基或离子引发单体分子发生聚合反应。其中，曝光的区域单体聚合后浓度降低，与暗区形成单体浓度梯度，使得暗区的单体向亮区扩散，并使聚合物在亮区富集。最后通过均匀曝光处理进行定影，使残余的单体完全聚合，最终在介质内形成位相型全息图。目前杜邦公司(US5013632，US5098803，US4950567，US4959284，US4987230，US4994347，US5292620，US5402514)，宝丽来公司，佳能公司，富士公司和科思创公司(CN107223121A，CN102667934B，CN102667936B)等都推出了各自研发的光敏/光致聚合物全息记录材料，但其中多数产品都存在折射率调制度不够高，角度选择性不够大的问题。引用文献1公开了拜尔(Bayer)公司开发的光致聚合物材料，该材料为一种聚氨酯组合物，所述组合物包含写入单体组分和作为写入单体基质的聚合物或相应基质前体，所述写入单体组分包含占所述聚氨酯组合物总重的至少10％重量的一种或多种特定结构的不饱和尿烷作为写入单体。引用文献2公开了一种利用阳离子开环聚合的方法制备的光致聚合物，但最大衍射效率仅为75％。此外，通常情况下，这些记录材料在记录过全息图以后，需要进行热处理，处理过程中光致聚合物薄膜的膨胀与收缩会引起全息图条纹的变形，甚至损坏全息图。可见，虽然现有技术中对于全息记录光学元件中使用的光敏/光致聚合物材料已经进行了一定程度的改进，但对于提高这些材料的整体使用性能上，尤其是对衍射效率、折射率调制度等性能的提高上，仍然有进一步提升的空间。引用文献：引用文献1：EP2172505B1引用文献2：US9874811B2
技术实现思路
专利技术要解决的问题针对本领域上述存在的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种用于衍射光栅尤其是反射式衍射光栅的绿敏聚合物组合物，其相比于现有的全息记录光致聚合物材料，本专利技术的光致材料具有较高的衍射效率、折射率调制度、曝光灵敏度以及透光率，同时优选地具有改善的尺寸收缩性。此外，本专利技术的光致材料具有较宽的角度选择性以及受环境湿度影响较小。此外，根据本专利技术所提供的上述光致聚合物组合物得到的反射式衍射光栅不仅具有高衍射效率、高折射率调制度、高透明度、低收缩率的优势，且制作工艺简单，曝光后无需复杂的后处理，原材料便宜易得。用于解决问题的方案根据本专利技术专利技术人的潜心研究，发现通过以下技术方案的实施，能够解决上述技术问题：[1].本专利技术首先提供了一种用于全息记录的光致聚合物组合物，所述组合物包括如下组分：聚合活性单体；染料化合物，所述染料化合物至少在532nm光波长附近具有激发活性；引发剂；成膜组分；以及增塑剂；所述聚合活性单体与成膜组分的折射率差(n聚合活性单体-n成膜组分)值在0.075以上。[2].根据[1]所述的组合物，所述聚合活性单体的折射率为1.55以上。[3].根据[1]或[2]所述的组合物，所述聚合活性单体选自丙烯酸酯类单体、环氧类化合物单体中的一种或多种。[4].根据[3]所述的组合物，所述丙烯酸酯类单体包括具有一个或多个官能团的丙烯酸酯类单体，所述具有一个官能团的丙烯酸酯类单体包括具有如下通式(I-1)或(I-2)结构的单体：Ar-L-(X-O)n-C(O)-CH＝C(R1)2(I-1)Ar-L-(X-O)n-C(O)-C(CH3)＝C(R1)2(I-2)其中，Ar表示含有一个或多个芳香族基团的基团；L表示氧原子或硫原子；X表示碳原子数为1～6的直链或支链的烷基；n表示1～5的整数；R1每次出现时相同或不同，独立地表示氢或卤原子；所述具有多个官能团的丙烯酸酯类单体包括具如下通式(II-1)或(II-2)结构的单体：其中，R1、X、L与上述(I-1)和(I-2)中的定义相同，n表示1～5的整数，Z表示含有一个或多个芳香族基团的基团。[5].根据[1]～[4]任一项所述的组合物，以所述染料化合物选自藻红B，曙红Y，赤藓红B，碱性红2和2,5-双{[4-(二乙基氨基)-2-甲基苯基]亚甲基}环戊酮中的一种或多种。[6].根据[1]～[5]任一项所述的组合物，以所述组合物的总重量计：所述聚合活性单体含量为30～60％；所述染料化合物含量为0.1％-2％；所述引发剂含量为0.5％-5％；所述成膜组分含量为10％-40％；所述增塑剂含量为10％-40％。[7].根据[6]所述的组合物，所述聚合活性单体中具有多个官能团的单体的含量为所述聚合活性单体总重量的20～50％。[8].进一步，本专利技术提供了一种光栅，所述光栅包括具有光栅结构的聚合物膜，所述聚合物膜为根据[1]～[7]任一项所述的组合物固化而得到。[9].进一步，本专利技术还提供了一种光栅的制备方法，其包括如下步骤：混合的步骤，以将根据[1]～[7]任一项所述的组合物各组分混合得到混合体；形成光栅结构的步骤，将所述混合体成膜并在所述膜的至少部分位置上形成光栅结构，其中，在所述形成光栅结构的步骤中，包括使用相干光对所述膜进行曝光的步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于全息记录的光致聚合物组合物，其特征在于，所述组合物包括如下组分：/n聚合活性单体；/n染料化合物，所述染料化合物至少在532nm光波长附近具有激发活性；/n引发剂；/n成膜组分；以及/n增塑剂；/n所述聚合活性单体与成膜组分的折射率差(n

【技术特征摘要】
1.一种用于全息记录的光致聚合物组合物，其特征在于，所述组合物包括如下组分：
聚合活性单体；
染料化合物，所述染料化合物至少在532nm光波长附近具有激发活性；
引发剂；
成膜组分；以及
增塑剂；
所述聚合活性单体与成膜组分的折射率差(n聚合活性单体-n成膜组分)值在0.075以上。


2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述聚合活性单体的折射率为1.55以上。


3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述聚合活性单体选自丙烯酸酯类单体、环氧类化合物单体中的一种或多种。


4.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体包括具有一个或多个官能团的丙烯酸酯类单体，
所述具有一个官能团的丙烯酸酯类单体包括具有如下通式(I-1)或(I-2)结构的单体：
Ar-L-(X-O)n-C(O)-CH＝C(R1)2(I-1)
Ar-L-(X-O)n-C(O)-C(CH3)＝C(R1)2(I-2)
其中，Ar表示含有一个或多个芳香族基团的基团；L表示氧原子或硫原子；X表示碳原子数为1～6的直链或支链的烷基；n表示1～5的整数；R1每次出现时相同或不同，独立地表示氢或卤原子；
所述具有多个官能团的丙烯酸酯类单体包括具如下通式(II-1)或(II-2)结构的单体：



其中，R1、X、L与上述(I-1)和(I-2)中的定义相同，n表示1～5的整数，Z表示含有一个或多个芳香族基团的基团。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈淑丹，魏一振，张卓鹏，
申请(专利权)人：杭州光粒科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33