功能高分子材料-4(感光)

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第五章 感光性高分子1 概述指在吸收了光能后，能在分子内或分子间产生化学、 指在吸收了光能后，能在分子内或分子间产生化学、物 理变化的一类功能高分子材料。 理变化的一类功能高分子材料。 按其输出功能，感光性高分子包括: 按其输出功能，感光性高分子包括

光导电材料 光电转换材料 光能储存材料 光记录材料 光致变色材料 光致抗蚀材料1

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比较成熟并有实用价值的感光性高分子材料主要 是指光致抗蚀材料和光致诱蚀材料 产品包括光 光致抗蚀材料和光致诱蚀材料， 是指光致抗蚀材料和光致诱蚀材料，产品包括光 刻胶、光固化粘合剂、感光油墨、感光涂料等 刻胶、光固化粘合剂、感光油墨、感光涂料等。 本章中主要光致抗蚀材料和光致诱蚀材料

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所谓光致抗蚀，是指高分子材料经过光照后， 所谓光致抗蚀，是指高分子材料经过光照后， 网状不可溶性， 分子结构从线型可溶性转变为网状不可溶性 分子结构从线型可溶性转变为网状不可溶性，从而 产生了对溶剂的抗蚀能力。而光致诱蚀正相反， 产生了对溶剂的抗蚀能力。而光致诱蚀正相反，当 高分子材料受光照辐射后，感光部分发生光分解 光分解反 高分子材料受光照辐射后，感光部分发生光分解反 从而变为可溶性。 应，从而变为可溶性。

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2 光化学反应的基础知识(了解) 光化学反应的基础知识(了解)

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3 感光性高分子材料 3.1 感光性高分子的分类(1)根据光反应的类型分类 ) 光交联型，光聚合型，光氧化还原型，光二 光交联型，光聚合型，光氧化还原型， 聚型，光分解型等。 聚型，光分解型等。 (2)根据感光基团的种类分类 ) 重氮型，叠氮型，肉桂酰型，丙烯酸酯型等。 重氮型，叠氮型，肉桂酰型，丙烯酸酯型等。 (3)根据物理变化分类 ) 光致不溶型，光致溶化型，光降解型， 光致不溶型，光致溶化型，光降解型，光导 电型，光致变色型等。 电型，光致变色型等。5

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(4)根据骨架聚合物种类分类 ) PVA系，聚酯系，尼龙系，丙烯酸酯系，环氧 系 聚酯系，尼龙系，丙烯酸酯系， 系，氨基甲酸酯(聚氨酯)系等。 氨基甲酸酯(聚氨酯)系等。 (5)根据聚合物的形态和组成分类 ) 感光性化合物(增感剂)+ 高分子型，带感光 感光性化合物(增感剂) 高分子型， 基团的聚合物型，光聚合型等。 基团的聚合物型，光聚合型等。 表明了上述分类间的相互关系。 图5—11表明了上述分类间的相互关系。 表明了上述分类间的相互关系

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感光性高分子

光聚合型

带感光基团的聚合物

感光化合物 + 高分子型

感 电 子 束 和 X 射 线 的 高 分 子

光 聚 合 性 单 体 + 高 分 子 化 合 物

单 独 光 聚 合 物

其 他 带 感 光 基 的 高 分 子

光 降 解 性 高 分 子

带 重 氮 基 和 叠 氮 基 的 高 分 子

聚 乙 烯 醇 肉 桂 酸 酯 及 类 似 聚 合 物

其 他 的 感 光 性 化 合 物 + 高 分 子

重 氮 和 叠 氮 基 化 合 物 + 高 分 子

重 铬 酸 盐 + 高 分 子

图5—11 感光性高分子分类7

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3.2 重要的感光性高分子 3.2.1 高分子化合物+增感剂 高分子化合物+ 由高分子化合物与增感剂混合而成。 由高分子化合物与增感剂混合而成。还包括溶剂 和添加剂(如增塑剂和颜料等)。 和添加剂(如增塑剂和颜料等)。 增感剂可分为两大类： 增感剂可分为两大类： 无机增感剂，重铬酸盐类； 无机增感剂，重铬酸盐类； 有机增感剂，主要有芳香族重氮、 有机增感剂，主要有芳香族重氮、叠氮化合物和 有机卤化物等

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(1)重铬酸盐 + 亲水性高分子 ) 反应机理：经过两步反应进行。 反应机理：经过两步反应进行。 首先，在供氢体(如聚乙烯醇)的存在下， 首先，在供氢体(如聚乙烯醇)的存在下，六 价铬吸收光后还原成三价铬， 价铬吸收光后还原成三价铬，而供氢体放出氢气生 成酮结构。 成酮结构。

CH OH

CH2

+ Cr [VI]

hv

C O

CH2

+ Cr [Ⅲ]+ H2

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然后，三价铬与具有酮结构的 然后，三价铬与具有酮结构的PVA配位形成交 配位形成交 联固化结构，完成第二阶段反应。 联固化结构，完成第二阶段反应。C O C O CH2 + Cr[III] O C CH2 Cr[III] O C CH2 CH2 C O CH2

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在重铬酸盐水溶液中， 在重铬酸盐水溶液中，有重铬酸离子(Cr2O2=)、 重铬酸离子 、 酸性铬酸离子 (HCrO4-) 铬酸离子(CrO4=)等形式存在。 等形式存在。 铬酸离子 等形式存在

能吸收250nm,350nm和440nm附近 只有 HCrO4-能吸收 ， 和 附近 的光而激发 高分子化合物必须是供氢体， 高分子化合物必须是供氢体，否则不可能形成 HCrO4-11

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不存在， 当pH>8时，HCrO4-不存在，则体系不会发生 > 时 光化学反应。 光化学反应。 利用这一特性，在配制感光液时， 利用这一特性，在配制感光液时，加入氨水使之 成碱性，可长期保存，不会反应。 成碱性，可长期保存，不会反应。 成膜时，氨挥发而使体系变为酸性，光化学反应 成膜时，氨挥发而使体系变为酸性， 能正常进行。 能正常进行。 可见， 表5—4可见，重铬酸铵是最理想的增感剂。 可见 重铬酸铵是最理想的增感剂。

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表5—4 铬系感光剂的相对感度 感光剂 重铬酸铵 铬酸铵 重铬酸钾 铬酸钾 重铬酸钠 铬酸钠 蛋白朊 100 100 20 0 28 0 阿拉伯树胶 100 72 46 0 100 0 鱼胶 100 100 65 12 100 12

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(2)芳香族重氮化合物 + 高分

子 ) 芳香族重氮化合物是合成偶氮类染料的重 要中间体。 要中间体。芳香族重氮化合物与高分子配 合组成的感光高分子， 合组成的感光高分子，已在电子工业和印 刷工业中广泛使用。 刷工业中广泛使用。 芳香族重氮化合物在光照作用下发生光分 解反应，产物有自由基和离子两种形式： 解反应，产物有自由基和离子两种形式：

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R R N 2+ X hv -N2 R +

+X

(Ⅰ)

+ X-

(Ⅱ)

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上述反应中，( )是光分解反应，( ,(II) 上述反应中，(I)是光分解反应，( ) ,( 是热分解反应。 是热分解反应。 两者的比例取决于取代基的效应。 两者的比例取决于取代基的效应。取代基 的吸电子能力越大， 的吸电子能力越大，则(I) 越容易发生。 ) 越容易发生。 从感光高分子的实用角度看，无论反应( ) 从感光高分子的实用角度看，无论反应(I) 还是反应( ) 还是反应(II)均可引起光固化作用

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双重氮盐 十 聚乙烯醇感光树脂R C lN 2 R N 2C l R R +2N 2 +2C l

CH2

CH OH

n

+ Cl

CH2

CH O

n + HCl

R CH2 CH O + n + HCl

R CH2 CH O n

R

R

O CH2 CH n

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(3)芳香族叠氮化合物 十 高分子 ) 叠氮基是极具光学活性， 叠氮基是极具光学活性，最简单的叠氮化合物叠 氮氢也能直接吸收光而分解为亚氮化合物和氮。 氮氢也能直接吸收光而分解为亚氮化合物和氮。 烷基叠氮化合物和芳基叠氮化合物都可直接吸收 光而分解为中间态的亚氮化合物与氮。 光而分解为中间态的亚氮化合物与氮。RN 3 hv RN + …… 此处隐藏：1688字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……