含有巯基化合物、丙烯酸酯化合物与环氧化合物的光致聚合物全息记录材料及光栅制造技术

本发明专利技术提供了一种含有巯基化合物、丙烯酸酯化合物与环氧化合物的光致聚合物全息记录材料，包括：聚合单体10～50重量份；成膜剂10～40重量份；光引发剂0.1～5重量份；共引发剂0.5～5重量份；所述聚合单体包括巯基化合物、环氧化合物与丙烯酸酯类化合物。与现有技术相比，本发明专利技术在光致聚合物单体中引入硫元素提高单体的折射率，通过光引发巯基

【技术实现步骤摘要】
含有巯基化合物、丙烯酸酯化合物与环氧化合物的光致聚合物全息记录材料及光栅


[0001]本专利技术属于光学材料
，尤其涉及一种含有巯基化合物、丙烯酸酯化合物与环氧化合物的光致聚合物全息记录材料及光栅。

技术介绍

[0002]全息记录材料是利用光学干涉的原理，能够将物光波的全部信息(包括振幅和位相)以干涉纹的形式记录下来的一类材料。在典型的加工方式中，光致聚合物组合物通过可见光激光照射形成元件，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。与此同时，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。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，是体全息器件领域最有潜力的记录材料之一。
[0003]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。因此，理论上单体与成膜剂的折射率差值越大，最终光致聚合物光栅的折射率调制度越大。
[0004]目前杜邦公司(如专利号为US5013632，US5098803，US4950567，US4959284，US4987230，US4994347，US5292620，US5402514的美国专利)，宝丽来公司，佳能公司，富士公司和科思创公司(公开号为CN107223121A，CN102667934B，CN102667936B的中国专利)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，难以满足市场对宽FOV成像体系的要求。因此，开发更高折射率的单体，提高折射率调制度以及衍射效率，是目前光致聚合物材料的主要研发方向之一。
[0005]根据Lorentz
‑
Lorenz关系式，材料的折射率与材料的摩尔体积以及本身结构的摩尔折射率有关，如下所示：
[0006][0007]式中，n代表材料的折射率，[R]代表分子的摩尔折射率，V0代表摩尔体积。由上式可以看出如果材料有较大的摩尔折光率或较小的摩尔体积，可获得较高的折射率。例如在分子结构中导入芳香环，除氟以外的卤素原子、硫原子、重金属等，可以有效的提高材料的折射率。但是芳香环的摩尔色散较大，过量引入会影响到聚合物作为光学材料使用时的光学性能；同时芳香环、溴原子和重金属元素的引入也会降低材料的溶解性；而碘的稳定性不佳，引入碘会降低材料的光、热稳定性。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种区域选择性高且具有较高折射率调制度的含有巯基化合物、丙烯酸酯与环氧化合物的光致聚合物全息记录材料及光栅。
[0009]本专利技术提供了一种含有巯基化合物、丙烯酸酯化合物与环氧化合物的光致聚合物全息记录材料，包括：
[0010][0011]所述聚合单体包括巯基化合物、环氧化合物与丙烯酸酯类化合物；
[0012]所述巯基化合物、环氧化合物与丙烯酸酯类化合物的质量比为(1～3)：(0.5～2)：(1～2)。
[0013]优选的，所述巯基化合物如式(I)所示：
[0014][0015]其中，X为缺少a个H形成的烷烃基团、含硫醚的基团、含醚键的基团、芳烃基团、环烷烃基团或杂环基团；
[0016]所述Y为亚烷基、亚芳基、S、O与亚烷酯基中的一种或上述基团中的两种或两种以上通过单键连接形成的基团；
[0017]当X中与Y连接的原子为S或O时，所述a为1或2；
[0018]当X中与Y连接的原子为C时，所述a为1～4的整数；
[0019]n为0～4的整数。
[0020]优选的，所述X为CR4‑
a
、SR'2‑
a
、OR”2
‑
a
、缺少a个H形成的C6～C20的芳烃基团、缺少a个H形成的C3～C20的环烷烃基团或缺少a个H形成的C2～C20的杂环基团；所述R、R'与R”各自独立地为H、烷基或芳基；
[0021]所述Y为C1～C4的亚烷基、C6～C12的亚芳基、S、O与C2～C5的亚烷酯基中的一种或上述基团中的两种或两种以上通过单键连接形成的基团。
[0022]优选的，所述巯基化合物选自化合物1～化合物7中的一种或多种：
[0023][0024]优选的，所述环氧化合物如式(II)所示：
[0025][0026]所述Q与Q
′
各自独立地选自包含环氧结构的基团；
[0027]所述Z为杂原子、单键、取代或未取代的亚烷基；所述取代的亚烷基中的取代基选自C6～C30的芳基、C1～C10的烷基与C1～C10的烷氧基中的一种或两种或上述基团通过单键键合；
[0028]所述E与E
′
各自独立地选自杂原子；
[0029]所述Ar与Ar
′
各自独立地选自包含有芳基的基团；
[0030]或者Ar与Ar
′
通过取代基相连接；
[0031]m与m
′
各自独立地为0～3的整数，且不同时为0；
[0032]当m为0时，E为C1～C10的烷基；
[0033]当m
′
为0时，E
′
为C1～C10的烷基；
[0034]所述丙烯酸酯类化合物如式(III)所示：
[0035][0036]所述Q1与Q1′
各自独立地选自包含丙烯酰结构的基团或包含甲基丙烯酰结构的基团；
[0037]所述Z1为杂原子、单键、取代或未取代的亚烷基；所述取代的亚烷基中的取代基选
自C6～C30的芳基、C1～C10的烷基与C1～C10的烷氧基中的一种或两种或上述基团通过单键键合；
[0038]所述E1与E1′
各自独立地选自杂原子；
[0039]所述Ar1与Ar1′
各自独立地选自包含有芳基的基团；
[0040]或者Ar1与Ar1′
通过取代基相连接；
[0041]m1与m1′
各自独立地为0～3的整数，且不同时为0；
[0042]当m1为0时，E1为C1～C10的烷基；
[0043]当m1′
为0时，E1′
为C1～C10的烷基。
[0044]优选的，所述包含环氧结构的基团为C2～C10的包含环氧结构的脂肪族基团或C5～C20的包含环氧结构的脂环族基团；
[0045]所述包含丙烯酰结构的基团为丙烯酰基或C5～C15的包含丙烯酰结构的脂肪族基团；
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有巯基化合物、丙烯酸酯化合物与环氧化合物的光致聚合物全息记录材料，其特征在于，包括：所述聚合单体包括巯基化合物、环氧化合物与丙烯酸酯类化合物；所述巯基化合物、环氧化合物与丙烯酸酯类化合物的质量比为(1～3)：(0.5～2)：(1～2)。2.根据权利要求1所述的光致聚合物全息记录材料，其特征在于，所述巯基化合物如式(I)所示：其中，X为缺少a个H形成的烷烃基团、含硫醚的基团、含醚键的基团、芳烃基团、环烷烃基团或杂环基团；所述Y为亚烷基、亚芳基、S、O与亚烷酯基中的一种或上述基团中的两种或两种以上通过单键连接形成的基团；当X中与Y连接的原子为S或O时，所述a为1或2；当X中与Y连接的原子为C时，所述a为1～4的整数；n为0～4的整数。3.根据权利要求2所述的光致聚合物全息记录材料，其特征在于，所述X为CR4‑
a
、SR'2‑
a
、OR”2
‑
a
、缺少a个H形成的C6～C20的芳烃基团、缺少a个H形成的C3～C20的环烷烃基团或缺少a个H形成的C2～C20的杂环基团；所述R、R'与R”各自独立地为H、烷基或芳基。4.根据权利要求2所述的光致聚合物全息记录材料，其特征在于，所述Y为C1～C4的亚烷基、C6～C12的亚芳基、S、O与C2～C5的亚烷酯基中的一种或上述基团中的两种或两种以上通过单键连接形成的基团。5.根据权利要求1所述的光致聚合物全息记录材料，其特征在于，所述巯基化合物选自化合物1～化合物7中的一种或多种：
6.根据权利要求1所述的光致聚合物全息记录材料，其特征在于，所述环氧化合物如式(II)所示：所述Q与Q
′
各自独立地选自包含环氧结构的基团；所述Z为杂原子、单键、取代或未取代的亚烷基；所述取代的亚烷基中的取代基选自C6～C30的芳基、C1～C10的烷基与C1～C10的烷氧基中的一种或两种或上述基团通过单键键合；所述E与E
′
各自独立地选自杂原子；所述Ar与Ar
′
各自独立地选自包含有芳基的基团；或者Ar与Ar
′
通过取代基相连接；m与m
′
各自独立地为0～3的整数，且不同时为0；当m为0时，E为C1～C10的烷基；当m
′
为0时，E
′
为C1～C10的烷基。7.根据权利要求1所述的光致聚合物全息记录材料，其特征在于，所述丙烯酸酯类化合物如式(III)所示：所述Q1与Q1′
各自独立地选自包含丙烯酰结构的基团或包含甲基丙烯酰结构的基团；<...

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