光致聚合物组合物及光栅制造技术

本发明专利技术公开了光致聚合物组合物及光栅，属于光学材料技术领域。光致聚合物组合物，包括螺环单体、丙烯酸酯单体、成膜剂、光引发剂体系和添加剂，螺环单体通过阳离子开环聚合反应引入体系中，开环聚合可以大大减少丙烯酸酯光固化过程中产生的收缩，螺环单体的阳离子聚合和丙烯酸酯单体的自由基聚合形成的自由基

【技术实现步骤摘要】
光致聚合物组合物及光栅


[0001]本专利技术涉及光学材料
，更具体地说，涉及光致聚合物组合物及光栅。

技术介绍

[0002]光致聚合物是一种新型全息材料，具有成本低廉、加工成本低、色彩表现好等突出优势，在AR显示领域具有广阔的应用前景。理想的全息记录材料不仅需要具备较高的衍射效率和折射率调制度，还需要较高的尺寸稳定性。在制备材料的过程中，聚合物膜材料在记录光作用后，由于内部的化学反应会使材料有一定程度收缩，从而使得经光栅读出的布拉格衍射角发生变化，从而影响最终的成像质量，更严重的，在材料后期使用或储存过程中光栅会产生进一步的皱缩或开裂。同时目前大部分全息材料的成膜机理是溶剂的挥发使大分子粘合剂或成膜剂形成一层致密的薄膜，这个过程涉及溶剂的挥发，对环境不友好。

技术实现思路

[0003]1．要解决的技术问题针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供光致聚合物组合物，螺环单体通过阳离子开环聚合反应引入体系中，开环聚合可以大大减少丙烯酸酯光固化过程中产生的收缩，且螺环单体与环氧的反应，可以在光感部分和成膜体系之间形成化学键，从而得到收缩率极低、尺寸稳定性很好的光致聚合物材料；同时自由基
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阳离子混杂体系能有效的避免氧阻聚带来的不良效果。
[0004]2．技术方案为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。
[0005]光致聚合物组合物，以重量分数计，包括：螺环单体
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3.5%～46.2%；丙烯酸酯单体
ꢀꢀꢀꢀ/>14%～69.3%；成膜剂
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20%～50%；光引发剂体系
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0.6%～10%；添加剂
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0.1%～5%；成膜剂包括环氧单体、超支化环氧树脂和固化剂；光引发剂体系包括光敏剂、共引发剂和阳离子引发剂。
[0006]进一步的，螺环单体与丙烯酸酯类单体的重量比为（10:90）～（60:40）。
[0007]进一步的，螺环单体具有1.53以上的折射率。
[0008]进一步的，螺环单体选自螺环原酸酯单体、螺环原碳酸酯单体、双环元酸酯单体中的一种或多种。
[0009]进一步的，螺环单体为螺环原碳酸酯单体时，螺环原碳酸酯单体具有如下通式（I）的结构：
（I）其中，R1每次出现时，相同或不同， R2每次出现时，相同或不同，R1、 R2相同或不同，独立地表示氢原子、碳原子数为1～10的直链或支链的烷基或烷氧基、或含有一个或多个芳香族的基团。
[0010]进一步的，环氧单体的含量为14%～44%；超支化环氧树脂的含量为5%～10%；固化剂的含量为1%～5%。
[0011]进一步的，环氧单体选自折射率为1.45以下的含氟低分子环氧聚合物。
[0012]进一步的，光敏剂含量为0.1%～5%；共引发剂含量为0.5%～5%；阳离子引发剂的含量为0.5%～5%。
[0013]一种全息光栅，包括具有光栅结构的聚合物膜，聚合物膜为上述组合物的各组分固化而得。
[0014]一种全息光波导显示元件，包括上述全息光栅。
[0015]3．有益效果相比于现有技术，本专利技术的优点在于：（一）本专利技术在体系内引入一种或多种螺环单体，通过开环聚合反应，大大减少固化过程中的体积收缩，最优的情况下可以接近零收缩，从而避免光致聚合物膜材料布拉格衍射角发生变化。
[0016]（二）本专利技术的成膜机理是通过低折射率的环氧单体、超支化环氧树脂和固化剂在加热条件下交联反应形成，体系不需要另外加溶剂，且成膜剂分子之间有化学键的交联，耐热性会更好。
[0017]（三）螺环单体的阳离子聚合和丙烯酸酯的自由基聚合在体系内形成了一种自由基
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阳离子混杂固化体系，可以得到反应速度快、体积收缩小且具有互穿网络结构的光致聚合物膜材料。
[0018]（四）成膜剂内形成的空腔结构可以吸收外界冲击能量发生形变，进而提高环氧单体的韧性，而环氧单体可以与螺环单体之间发生反应，不仅可以在体系的光感部分和成膜剂之间形成化学键，进一步得到收缩率低、尺寸稳定性好的光致聚合物材料，环氧单体的韧性还可以缓解因引入螺环单体导致的材料脆性变大的问题。
[0019]（五）成膜剂内形成的空腔结构可以使得固化后的体系自由体积增加，降低收缩率。
[0020]（六）超支化环氧树脂的高度支化结构打乱了分子链的规则排序，有利于提高光致聚合物材料的透明度。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的曝光光路图。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供了一种光致聚合物组合物，以重量分数计，包括：螺环单体
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3.5%～46.2%；丙烯酸酯单体
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14%～69.3%；成膜剂
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20%～50%；光引发剂体系
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0.6%～10%；添加剂
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0.1%～5%；成膜剂包括环氧单体、超支化环氧树脂和固化剂；光引发剂体系包括光敏剂、共引发剂阳离子引发剂。
[0023]在上述组合物中，螺环单体通过阳离子开环聚合反应引入体系中，可以大大减少丙烯酸酯单体光固化过程中产生的收缩；螺环单体的阳离子聚合和丙烯酸酯单体的自由基聚合形成的自由基
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阳离子混杂固化体系，可以得到反应速度快、体积收缩小且具有互穿网络结构的光致聚合物材料；环氧单体、超支化环氧树脂、固化剂反应形成成膜剂在体系中可以起到如下几个作用：1）使得组合物体系内不需要另外加溶剂来成膜，避免了因溶剂中有毒气体挥发所带来的环境污染问题；2）成膜剂分子之间有化学键的交联，使光致聚合物材料的耐热性更好；3）成膜剂内形成的空腔结构可以吸收外界冲击能量发生形变，进而提高环氧单体的韧性，而环氧单体可以与螺环单体之间发生反应，不仅可以在体系的光感部分和成膜剂之间形成化学键，进一步得到收缩率低、尺寸稳定性好的光致聚合物材料，环氧单体的韧性还可以缓解因引入螺环单体导致的材料脆性变大的问题；4）成膜剂内形成的空腔结构还可以使得固化后的体系自由体积增加，降低收缩率；5）超支化环氧树脂的高度支化结构打乱了分子链的规则排序，有利于提高光致聚合物材料的透明度。这些组分的组合以及各组分的上述百分比范围，是通过大量试验确定的，上述组合以及百分比范围使本专利技术的光致聚合物组合物材料具有上述耐热性、稳定性、韧性、低收缩率，且兼具有较高衍射效率、折射率调制和透明度。
[0024]螺环单体本专利技术的螺环单体选自螺环原酸酯单体、螺环原碳酸酯单体、双环元酸酯单体中的一种或多种。
[0025]螺环单体为螺环原碳酸酯单体时，螺环原碳酸酯单体具有如下通式（I）的结构。
[0026]（I） 其中，R1每次出现时，相同或不同， R2每次出现时，相同或不同，R1、 R2相同或不同，独立地表示氢原子、碳原子数为1～10的直链或支链的烷基或烷氧基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.光致聚合物组合物，其特征在于，以重量分数计，包括：螺环单体
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3.5%～46.2%；丙烯酸酯单体
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14%～69.3%；成膜剂
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20%～50%；光引发剂体系
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0.6%～10%；添加剂
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0.1%～5%；所述成膜剂包括环氧单体、超支化环氧树脂和固化剂；所述光引发剂体系包括光敏剂、共引发剂和阳离子引发剂。2.根据权利要求1所述的光致聚合物组合物，其特征在于，所述螺环单体与丙烯酸酯类单体的重量比为（10:90）～（60:40）。3.根据权利要求1所述的光致聚合物组合物，其特征在于，所述螺环单体具有1.53以上的折射率。4.根据权利要求1所述的光致聚合物组合物，其特征在于，所述螺环单体选自螺环原酸酯单体、螺环原碳酸酯单体、双环元酸酯单体中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的光致聚合物组合物，其特征在于，所述螺环单体...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彬彬，李芳，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：