感光高分子材料感光高分子材料XXX 教授教授XXXX材料科学与工程学院材料科学与工程学院博士研究生课程:高分子材料科学博士研究生课程:高分子材料科学为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益1 概述概述 感光性高分子是指在吸收了光能后,能在分子内或分子间感光性高分子是指在吸收了光能后,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而且这种变化产生化学、物理变化的一类功能高分子材料而且这种变化发生后,材料将输出其特有的功能从广义上讲,按其输出发生后,材料将输出其特有的功能从广义上讲,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、光致变色材料和光致抗蚀材料等储存材料、光记录材料、光致变色材料和光致抗蚀材料等 其中开发比较成熟并有实用价值的感光性高分子材料主要其中开发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,产品包括光刻胶、光固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。
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感电子束和本章中主要光致抗蚀材料和光致诱蚀材料感电子束和感感X射线高分子在本质上与感光高分子相似,故略作介绍射线高分子在本质上与感光高分子相似,故略作介绍光导电材料和光电转换材料归属于导电高分子一类,本章不光导电材料和光电转换材料归属于导电高分子一类,本章不作介绍为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 所谓光致抗蚀,是指高分子材料经过光照后,分子结构从所谓光致抗蚀,是指高分子材料经过光照后,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,当高分子材料受光照辐射后,感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反应,从而变为可溶性如目前广泛使用光部分发生光分解反应,从而变为可溶性如目前广泛使用的预涂感光版,就是将感光材料树脂预先涂敷在亲水性的基的预涂感光版,就是将感光材料树脂预先涂敷在亲水性的基材上制成的。
晒印时,树脂若发生光交联反应,则溶剂显像材上制成的晒印时,树脂若发生光交联反应,则溶剂显像时未曝光的树脂被溶解,感光部分树脂保留了下来反之,时未曝光的树脂被溶解,感光部分树脂保留了下来反之,晒印时若发生光分解反应,则曝光部分的树脂分解成可溶解晒印时若发生光分解反应,则曝光部分的树脂分解成可溶解性物质而溶解性物质而溶解 作为感光性高分子材料,应具有一些基本的性能,如对光作为感光性高分子材料,应具有一些基本的性能,如对光的敏感性、成像性、显影性、膜的物理化学性能等但对不的敏感性、成像性、显影性、膜的物理化学性能等但对不同的用途,要求并不相同如作为电子材料及印刷制版材料,同的用途,要求并不相同如作为电子材料及印刷制版材料,对感光高分子的成像特性要求特别严格;而对粘合剂、油墨对感光高分子的成像特性要求特别严格;而对粘合剂、油墨和涂料来说,感光固化速度和涂膜性能等则显得更为重要和涂料来说,感光固化速度和涂膜性能等则显得更为重要为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 光刻胶是微电子技术中细微图形加工的关键材料之一。
特光刻胶是微电子技术中细微图形加工的关键材料之一特别是近年来大规模和超大规模集成电路的发展,更是大大促别是近年来大规模和超大规模集成电路的发展,更是大大促进了光刻胶的研究和应用进了光刻胶的研究和应用 印刷工业是光刻胶应用的另一重要领域印刷工业是光刻胶应用的另一重要领域1954年首先研年首先研究成功的聚乙烯醇肉桂酸酯就是首先用于印刷技术,以后才究成功的聚乙烯醇肉桂酸酯就是首先用于印刷技术,以后才用于电子工业的与传统的制版工业相比,用光刻胶制版,用于电子工业的与传统的制版工业相比,用光刻胶制版,具有速度快、重量轻、图案清晰等优点尤其是与计算机配具有速度快、重量轻、图案清晰等优点尤其是与计算机配合后,更使印刷工业向自动化、高速化方向发展合后,更使印刷工业向自动化、高速化方向发展为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 感光性粘合剂、油墨、涂料是近年来发展较快的精细化工感光性粘合剂、油墨、涂料是近年来发展较快的精细化工产品与普通粘合剂、油墨和涂料等相比,前者具有固化速产品与普通粘合剂、油墨和涂料等相比,前者具有固化速度快、涂膜强度高、不易剥落、印迹清晰等特点,适合于大度快、涂膜强度高、不易剥落、印迹清晰等特点,适合于大规模快速生产。
尤其对用其他方法难以操作的场合,感光性规模快速生产尤其对用其他方法难以操作的场合,感光性粘合剂、油墨和涂料更有其独特的优点例如牙齿修补粘合粘合剂、油墨和涂料更有其独特的优点例如牙齿修补粘合剂,用光固化方法操作,既安全又卫生,而且快速便捷,深剂,用光固化方法操作,既安全又卫生,而且快速便捷,深受患者与医务工作者欢迎受患者与医务工作者欢迎 感光性高分子作为功能高分子材料的一个重要分支,自从感光性高分子作为功能高分子材料的一个重要分支,自从1954年由美国柯达公司的年由美国柯达公司的Minsk等人开发的聚乙烯醇肉桂酸等人开发的聚乙烯醇肉桂酸酯成功应用于印刷制版以后,在理论研究和推广应用方面都酯成功应用于印刷制版以后,在理论研究和推广应用方面都取得了很大的进展,应用领域已从电子、印刷、精细化工等取得了很大的进展,应用领域已从电子、印刷、精细化工等领域扩大到塑料、纤维、医疗、生化和农业等方面,发展之领域扩大到塑料、纤维、医疗、生化和农业等方面,发展之势方兴未艾本章将较为详细地介绍光化学反应的基础知识势方兴未艾本章将较为详细地介绍光化学反应的基础知识与感光性高分子的研究成果与感光性高分子的研究成果。
为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益2 光化学反应的基础知识光化学反应的基础知识2.1 光的性质和光的能量光的性质和光的能量 物理学的知识告诉我们,光是一种电磁波在一定波长和物理学的知识告诉我们,光是一种电磁波在一定波长和频率范围内,它能引起人们的视觉,这部分光称为可见光广频率范围内,它能引起人们的视觉,这部分光称为可见光广义的光还包括不能为人的肉眼所看见的微波、红外线、紫外线、义的光还包括不能为人的肉眼所看见的微波、红外线、紫外线、X 射线和射线和γ射线等 现代光学理论认为,光具有波粒二相性光的微粒性是指现代光学理论认为,光具有波粒二相性光的微粒性是指光有量子化的能量,这种能量是不连续的光的最小能量微粒光有量子化的能量,这种能量是不连续的光的最小能量微粒称为光量子,或称光子光的波动性是指光线有干涉、绕射、称为光量子,或称光子光的波动性是指光线有干涉、绕射、衍射和偏振等现象,具有波长和频率光的波长衍射和偏振等现象,具有波长和频率光的波长λ和频率和频率ν之间之间有如下的关系:有如下的关系: c为光在真空中的传播速度为光在真空中的传播速度(2.998×108m/s)。
为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 在光化学反应中,光是以光量子为单位被吸收的一个光在光化学反应中,光是以光量子为单位被吸收的一个光量子的能量由下式表示:量子的能量由下式表示: 其中,其中,h为普朗克常数(为普朗克常数(6.62×10-34 J·s) 在光化学中有用的量是每摩尔分子所吸收的能量假设每在光化学中有用的量是每摩尔分子所吸收的能量假设每个分子只吸收一个光量子,则每摩尔分子吸收的能量称为一个分子只吸收一个光量子,则每摩尔分子吸收的能量称为一个爱因斯坦(个爱因斯坦(Einstein),实用单位为千焦尔(),实用单位为千焦尔(kJ)或电子)或电子伏特(伏特(eV)为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 其中,其中,N N为阿伏加德罗常数(为阿伏加德罗常数(6.023×106.023×102323)。
用公式可计算出各种不同波长的光的能量作为比用公式可计算出各种不同波长的光的能量作为比较,表中给出了各种化学键的键能由表中数据可见,较,表中给出了各种化学键的键能由表中数据可见,λ=200λ=200~~800nm800nm的紫外光和可见光的能量足以使大部分化学的紫外光和可见光的能量足以使大部分化学键断裂为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益各种波长的能量各种波长的能量光光线名称名称波波长 /nm/nm能量能量 /kJ /kJ 光光线名称名称波波长 /nm/nm能量能量 /kJ /kJ微微 波波10106 6~~10107 71010-1-1~~1010- -2 2400400299299红外外线10103 3~~10106 61010-1-1~~10102 2紫外紫外线300300399399可可见光光80080014714720020059959970070017117110010011971197600600201201X X射射线1010-1-110106 6500500239239γγ射射线1010-3-310108 8为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益化学化学键键能能 /(kJ/mol)/(kJ/mol)化学化学键键能能 /(kJ/mol)/(kJ/mol)化学化学键键能能 /(kJ/mol)/(kJ/mol)O O--O O138.9138.9C C--ClCl328.4328.4C C--H H413.4413.4N N--N N160.7160.7C C--C C347.7347.7H H--H H436.0436.0C C--S S259.4259.4C C--O O351.5351.5O O--H H462.8462.8C C--N N291.6291.6N N--H H390.8390.8C = CC = C607607化学键键能化学键键能为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 发生光化学反应必然涉及到光的吸收。
光的吸收一般用透光发生光化学反应必然涉及到光的吸收光的吸收一般用透光率来表示,记作率来表示,记作T T,定义为入射到体系的光强,定义为入射到体系的光强I I0 0与透射出体系与透射出体系的光强的光强I I之比:之比: 如果吸收光的体系厚度为如果吸收光的体系厚度为l l,浓度为,浓度为c c,则有:,则有: 称为兰布达称为兰布达——比尔比尔(Lambert—Beer)(Lambert—Beer)定律其中,定律其中,εε称为摩称为摩尔消光系数它是吸收光的物质的特征常数,也是光学的重要尔消光系数它是吸收光的物质的特征常数,也是光学的重要特征值,仅与化合物的性质和光的波长有关特征值,仅与化合物的性质和光的波长有关 表征光吸收的更实用的参数是光密度表征光吸收的更实用的参数是光密度D D,它由式来定义:,它由式来定义: 2.2 光的吸收光的吸收为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益3.3 光化学定律光化学定律 光化学现象是人们很早就观察到了的。
例如,染过色的衣光化学现象是人们很早就观察到了的例如,染过色的衣服经光的照射而褪色;卤化银见光后会变黑;植物受到光照服经光的照射而褪色;卤化银见光后会变黑;植物受到光照会生长(光合成)等等会生长(光合成)等等 1817年,格鲁塞斯年,格鲁塞斯(Grotthus)和德雷珀和德雷珀(Draper)通过对通过对光化学现象的定量研究,认识到并不是所有的入射光都会引光化学现象的定量研究,认识到并不是所有的入射光都会引起化学反应,从而建立了光化学第一定律,即起化学反应,从而建立了光化学第一定律,即Gtotthus—Draper定律这个定律表述为:只有被吸收的光才能有效定律这个定律表述为:只有被吸收的光才能有效地引起化学反应其含意十分明显地引起化学反应其含意十分明显 1908年由斯达克年由斯达克 ( Stark ) 和和1912 年由爱因斯坦年由爱因斯坦( Einstein ) 对光化学反应作了进一步研究之后,提出了对光化学反应作了进一步研究之后,提出了Stark—Einstein定律,即光化学第二定律该定律可表述定律,即光化学第二定律该定律可表述为:一个分子只有在吸收了一个光量子之后,才能发生光化为:一个分子只有在吸收了一个光量子之后,才能发生光化学反应。
光化学第二定律的另一表达形式为:吸收了一个光学反应光化学第二定律的另一表达形式为:吸收了一个光量子的能量,只可活化一个分子,使之成为激发态量子的能量,只可活化一个分子,使之成为激发态 为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 现代光化学研究发现,在一般情况下,光化学反应是符合现代光化学研究发现,在一般情况下,光化学反应是符合这两个定律的但亦发现有不少实际例子与上述定律并不相这两个定律的但亦发现有不少实际例子与上述定律并不相符如用激光进行强烈的连续照射所引起的双光量子反应中,符如用激光进行强烈的连续照射所引起的双光量子反应中,一个分子可连续吸收两个光量子而有的分子所形成的激发一个分子可连续吸收两个光量子而有的分子所形成的激发态则可能将能量进一步传递给其他分子,形成多于一个活化态则可能将能量进一步传递给其他分子,形成多于一个活化分子,引起连锁反应,如苯乙烯的光聚合反应因此,爱因分子,引起连锁反应,如苯乙烯的光聚合反应因此,爱因斯坦又提出了量子收率的概念,作为对光化学第二定律的补斯坦又提出了量子收率的概念,作为对光化学第二定律的补充。
充 量子收率用量子收率用φ表示:表示:或写成或写成为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 被吸收的光量子数可用光度计测定,反应的分子数可通被吸收的光量子数可用光度计测定,反应的分子数可通过各种分析方法测得,因此,量子收率的概念比光化学定过各种分析方法测得,因此,量子收率的概念比光化学定律更为实用实验表明,律更为实用实验表明,φφ值的变化范围极大,大可至上值的变化范围极大,大可至上百万,小可到很小的分数知道了量子收率百万,小可到很小的分数知道了量子收率φφ值,对于理值,对于理解光化学反应的机理有很大的帮助如:解光化学反应的机理有很大的帮助如:φ≤1φ≤1时是直接反时是直接反应;应;φφ>>1 1时是连锁反应乙烯基单体的光聚合,产生一个时是连锁反应乙烯基单体的光聚合,产生一个活性种后可加成多个单体,活性种后可加成多个单体,φφ>>1 1,因此是连锁反应因此是连锁反应为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益2.4 分子的光活化过程分子的光活化过程 从光化学定律可知,光化学反应的本质是分子吸收光能从光化学定律可知,光化学反应的本质是分子吸收光能后的活化。
当分子吸收光能后,只要有足够的能量,分子就后的活化当分子吸收光能后,只要有足够的能量,分子就能被活化能被活化 分子的活化有两种途径,一是分子中的电子受光照后能分子的活化有两种途径,一是分子中的电子受光照后能级发生变化而活化,二是分子被另一光活化的分子传递来的级发生变化而活化,二是分子被另一光活化的分子传递来的能量而活化,即分子间的能量传递下面我们讨论这两种光能量而活化,即分子间的能量传递下面我们讨论这两种光活化过程活化过程为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 在讨论分子本身光活化之前,先介绍一下弗朗克在讨论分子本身光活化之前,先介绍一下弗朗克——康顿康顿原理该原理指出:无论在单原子分子还是多原子分子中,原理该原理指出:无论在单原子分子还是多原子分子中,由于电子的跃迁由于电子的跃迁 (10 (10-5 -5 s)s)比核运动比核运动(10(10-3-3s)s)快得多快得多( (近近100100倍倍) )因此,在电子跃迁后的瞬间,核几乎仍处于跃迁前的相因此,在电子跃迁后的瞬间,核几乎仍处于跃迁前的相同位置,并具有跃迁前的动量。
也就是说,分子的活化过同位置,并具有跃迁前的动量也就是说,分子的活化过程,仅考虑电子跃迁就可以了,不必顾虑核的运动或者程,仅考虑电子跃迁就可以了,不必顾虑核的运动或者说,电子跃迁时,分子的构型是不变的说,电子跃迁时,分子的构型是不变的2.4.1 2.4.1 弗朗克弗朗克弗朗克弗朗克——康顿(康顿(康顿(康顿(Franck—CondonFranck—Condon)原理)原理)原理)原理为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益2.4.2 分子的电子结构分子的电子结构 按量子化学理论解释,分子轨道是由构成分子的原子价壳层的原子轨按量子化学理论解释,分子轨道是由构成分子的原子价壳层的原子轨道线性组合而成换言之,当两个原子结合形成一个分子时,参与成键道线性组合而成换言之,当两个原子结合形成一个分子时,参与成键的两个电子并不是定域在自己的原子轨道上,而是跨越在两个原子周围的两个电子并不是定域在自己的原子轨道上,而是跨越在两个原子周围的整个轨道的整个轨道(分子轨道分子轨道)上的原子轨道和分子轨道是电子波函数的描述。
上的原子轨道和分子轨道是电子波函数的描述例如,两个相等的原子轨道例如,两个相等的原子轨道ΦA和和ΦB的相互作用后可形成两个分子轨道:的相互作用后可形成两个分子轨道: Φ1==ΦA++ΦB Φ2==ΦA--ΦB 其中,一个分子轨道是成键的,能量比原来的原子轨道更低,因此更其中,一个分子轨道是成键的,能量比原来的原子轨道更低,因此更稳定;而另一个分子轨道是反键的,能量比原来的原子轨道高这种情稳定;而另一个分子轨道是反键的,能量比原来的原子轨道高这种情况可描绘如图所示况可描绘如图所示为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益轨道能量和形状示意图轨道能量和形状示意图为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 分子轨道的形状亦描述于图中。
围绕原子核之间的轴完分子轨道的形状亦描述于图中围绕原子核之间的轴完全对称的成键轨道记作全对称的成键轨道记作σσ,称,称σσ键反键轨道记作键反键轨道记作σ*σ*,称,称σ*σ*键如当ΦΦA A和和ΦΦB B为为S S轨道或轨道或P P轨道时,形成的分子轨道即轨道时,形成的分子轨道即为为σσ轨道与轨道与σ*σ*轨道由两个垂直于核轴而又彼此平行的轨道由两个垂直于核轴而又彼此平行的P P轨轨道形成的分子轨道称为道形成的分子轨道称为ππ轨道和轨道和π*π*轨道 形成成键轨道时,两个原子核之间电子存在的几率高;形成成键轨道时,两个原子核之间电子存在的几率高;而形成反键轨道时,两个原子核之间则有一个电子存在几率而形成反键轨道时,两个原子核之间则有一个电子存在几率为零的与核轴垂直的平面如果两个原子轨道中,每一个都为零的与核轴垂直的平面如果两个原子轨道中,每一个都占有一个电子,或者一个拥有两个电子而另一个轨道是空的,占有一个电子,或者一个拥有两个电子而另一个轨道是空的,则在分子体系中,这两个电子都将占据能量较低的成键分子则在分子体系中,这两个电子都将占据能量较低的成键分子轨道与孤立原子相比,体系将更稳定。
这就是电子对共价轨道与孤立原子相比,体系将更稳定这就是电子对共价键的分子轨道描述的基础键的分子轨道描述的基础为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 通常,如果参与成键的电子有通常,如果参与成键的电子有2n2n个,就有个,就有2n2n个分子轨道个分子轨道(n(n个成键轨道和个成键轨道和n n个反键轨道个反键轨道) )在光化学反应中,人们感兴在光化学反应中,人们感兴趣的分子轨道有五种类型:非键电子的趣的分子轨道有五种类型:非键电子的n n轨道;轨道;ππ键电子的键电子的ππ轨道;轨道;σσ键电子的键电子的σσ轨道;反键的轨道;反键的π*π*反键轨道和反键反键轨道和反键σ*σ*轨道单键的成键轨道是轨道单键的成键轨道是σσ轨道,双键的成键轨道除了轨道,双键的成键轨道除了一个一个σσ轨道外,还有一个能级较高的轨道外,还有一个能级较高的ππ轨道O O、、N N等原子等原子周围的孤电子轨道是周围的孤电子轨道是n n轨道 最适当地描述一个分子的电子分布需要薛定锷最适当地描述一个分子的电子分布需要薛定锷(E. (E. Sehrodinger)Sehrodinger)方程式的解。
但该方程的正确解依赖于电子方程式的解但该方程的正确解依赖于电子与核间的静电相互作用、静电排斥、分子振动及磁相互作与核间的静电相互作用、静电排斥、分子振动及磁相互作用,较为复杂,而且只限于简单分子的计算因此常用图用,较为复杂,而且只限于简单分子的计算因此常用图示表达更为直观有关这方面的知识,在普通化学中已经示表达更为直观有关这方面的知识,在普通化学中已经学过进一步的了解可参阅有关量子化学的书籍,这里从学过进一步的了解可参阅有关量子化学的书籍,这里从略 为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 下面仅举甲醛分子的例子来说明各种化学键下面仅举甲醛分子的例子来说明各种化学键 在甲醛分子中,碳原子以在甲醛分子中,碳原子以spsp2 2杂化轨道与两个氢原子的杂化轨道与两个氢原子的 1 1s s 轨道和氧轨道和氧原子的原子的2 2p px x轨道形成三根轨道形成三根σσ键;碳和氧的键;碳和氧的p px x轨道形成轨道形成ππ键;氧的键;氧的 2 2p py y 则则不参与分子形成的不参与分子形成的n n非键轨道。
于是,非键轨道于是,6 6个电子个电子(4(4个来自于氧,个来自于氧,2 2个来自于个来自于碳碳) )容纳在容纳在σσ,,ππ,,n n 三个能级较低的轨道中从能级图中可看到,三个能级较低的轨道中从能级图中可看到,σσ键键能量最低,能量最低,ππ键能量较高,而键能量较高,而n n键能量更高(见图键能量更高(见图) )为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益2.4.3 三线态和单线态三线态和单线态 根据鲍里(根据鲍里(Pauli)不相容原理,成键轨道上的两个电子)不相容原理,成键轨道上的两个电子能量相同,自旋方向相反,因此,能量处于最低状态,称作能量相同,自旋方向相反,因此,能量处于最低状态,称作基态分子一旦吸收了光能,电子将从原来的轨道激发到另基态分子一旦吸收了光能,电子将从原来的轨道激发到另一个能量较高的轨道由于电子激发是跃进式的、不连续的,一个能量较高的轨道由于电子激发是跃进式的、不连续的,因此称为电子跃迁电子跃迁后的状态称为激发态因此称为电子跃迁电子跃迁后的状态称为激发态 激发态的化合物在原子吸收和发射谱中,呈现(激发态的化合物在原子吸收和发射谱中,呈现(2S+1))条谱线,称为多重态。
这里,条谱线,称为多重态这里,S 是体系内电子自旋量子数的是体系内电子自旋量子数的代数和,自旋量子数可以是代数和,自旋量子数可以是+1/2或或 --1/2根据鲍里不相容根据鲍里不相容原理,两个电子在同一个轨道里,必须是自旋配对的也就原理,两个电子在同一个轨道里,必须是自旋配对的也就是说,一个电子的自旋量子数是是说,一个电子的自旋量子数是+1/2(用(用↑表示),而另一表示),而另一个电子的自旋量子数是-个电子的自旋量子数是-1/2(用(用↓表示)为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 当分子轨道里所有电子都配对时(当分子轨道里所有电子都配对时(↑↓↑↓),自旋量子数),自旋量子数的代数和等于零,则多重态的代数和等于零,则多重态 (2S+1) (2S+1) ==1 1即呈一条谱线即呈一条谱线这种状态称为单线态,用这种状态称为单线态,用S S表示基态时的单线态称为基表示基态时的单线态称为基态单线态,记作态单线态,记作S S0 0大多数成键电子基态时都处于单线态大多数成键电子基态时都处于单线态但也有少数例外,如氧分子在基态时,电子自旋方向相同,但也有少数例外,如氧分子在基态时,电子自旋方向相同,称为基态三线态,记作称为基态三线态,记作T T0 0。
电子受光照激发后,从能量较低的成键轨道进入能量较电子受光照激发后,从能量较低的成键轨道进入能量较高的反键轨道如果此时被激发的电子保持其自旋方向不高的反键轨道如果此时被激发的电子保持其自旋方向不变,称为激发单线态按激发能级的高低,从低到高依次变,称为激发单线态按激发能级的高低,从低到高依次记为记为S S1 1,,S S2 2,,S S3 3,,……如果被激发的电子在激发后自旋方向如果被激发的电子在激发后自旋方向发生了改变,不再配对(发生了改变,不再配对(↑↑↑↑或或↓↓↓↓),则自旋量子数之),则自旋量子数之和和S S==1 1,状态出现多重性,即,状态出现多重性,即 2S+l 2S+l==3 3,体系处于三线态,,体系处于三线态,称为激发三线态,用符号称为激发三线态,用符号T T表示按照激发能级的高低,表示按照激发能级的高低,从低到高依次记为从低到高依次记为T T1 1,,T T2 2,,T T3 3…(…(见图见图) )为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益电子跃迁示意图电子跃迁示意图为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 电子从基态最高占有分子轨道激发到最低空分子轨道的电子从基态最高占有分子轨道激发到最低空分子轨道的能量最为有利。
因此,在光化学反应中,最重要的是与反能量最为有利因此,在光化学反应中,最重要的是与反应直接相关的第一激发态应直接相关的第一激发态S S1 1和和T T1 1 S S1 1和和T T1 1在性质上有以下的区别:在性质上有以下的区别: (a) (a) 三线态三线态T T1 1比单线态比单线态S S1 1的能量低的能量低 (b) (b) 三线态三线态T T1 1的寿命比单线态的寿命比单线态S S1 1的长 (c) (c) 三线态三线态T T1 1的自由基性质较强,单线态的自由基性质较强,单线态 S S1 1 的离子性质的离子性质较强为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益2.4.4 电子激发态的行为电子激发态的行为 一个激发到较高能态的分子是不稳定的,除了发生化学反应外,它还一个激发到较高能态的分子是不稳定的,除了发生化学反应外,它还将竭力尽快采取不同的方式自动地放出能量,回到基态将竭力尽快采取不同的方式自动地放出能量,回到基态 单原子气体在低温、低压下一般只有一种回到基态的方式,即发射能单原子气体在低温、低压下一般只有一种回到基态的方式,即发射能量的反向跃迁。
量的反向跃迁 多原子分子和在适当压力下的单原子气体,其激发态就有多种失去激多原子分子和在适当压力下的单原子气体,其激发态就有多种失去激发能的途径,如:发能的途径,如: (a) 电子状态之间的非辐射转变,放出热能;电子状态之间的非辐射转变,放出热能; (b) 电子状态之间辐射转变,放出荧光或磷光;电子状态之间辐射转变,放出荧光或磷光; (c) 分子之间的能量传递分子之间的能量传递 (d) 化学反应化学反应 显然,光化学研究感兴趣的是(显然,光化学研究感兴趣的是(c)和()和(d)两种转变但这两种转变)两种转变但这两种转变只有在能量传递速度或化学反应速度大于其他能量消失过程速度时才能只有在能量传递速度或化学反应速度大于其他能量消失过程速度时才能发生为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益Jablonsky图线图线为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 从从JablonskyJablonsky图线可见,分子吸收光能后,产生对应于该图线可见,分子吸收光能后,产生对应于该能量能量S Sj j (1≤j≤n) (1≤j≤n) 的某一振动能级的某一振动能级 ( (图中细横线图中细横线) ) 的电子跃的电子跃迁。
电于跃迁过程非常迅速,通常在迁电于跃迁过程非常迅速,通常在 10 10-13-13~~1010-15-15s s 之间随后经历一个失去多余的振动能量而经由降至随后经历一个失去多余的振动能量而经由降至S Sj j低能级的过低能级的过程程(10(10-9-9~~1010-12-12s)s),依次向比,依次向比 S Sj j 能级更低的能级更低的 S Sj j--I I (1≤i≤j+1) (1≤i≤j+1) 降落下去,最后降到降落下去,最后降到S S1 1 从从 S Sj j 向下降一个能级到向下降一个能级到 S Sj j--1 1 的现象称为内部转化内的现象称为内部转化内部转化过程非常迅速,在部转化过程非常迅速,在1010-13-13~~1010-14-14s s之间完成由于这个之间完成由于这个过程是如此之快,以致可以认为吸收了光的分子几乎都是瞬过程是如此之快,以致可以认为吸收了光的分子几乎都是瞬间直接降到间直接降到S S1 1的 从从S S1 1出发,激发电子可能表现出以下三种行为:出发,激发电子可能表现出以下三种行为: (a) (a) 发出荧光回到发出荧光回到S S0 0(辐射)。
辐射) (b) (b) 经由内部转化而失去振动能回到经由内部转化而失去振动能回到S S0 0( (非辐射非辐射) ) (c) (c) 通过系间窜跃实现通过系间窜跃实现S S1 1向向T T1 1的转变为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 ((a a)和()和(b b)两个过程因与化学过程无关,故亦称失活过)两个过程因与化学过程无关,故亦称失活过程S S1 1向向T T1 1的系间窜跃是光化学反应的重要过程由于系间的系间窜跃是光化学反应的重要过程由于系间窜跃改变电子的自旋方向,所以比内部转化过程缓慢,一般窜跃改变电子的自旋方向,所以比内部转化过程缓慢,一般需要需要1010-6-6s s左右 由由S S0 0向向T Tj j的直接跃迁是禁阻的,也就是说不可能发生的的直接跃迁是禁阻的,也就是说不可能发生的 从从T T1 1出发,激发电子可能表现出两种行为:出发,激发电子可能表现出两种行为: ((a a)通过系间窜跃返回)通过系间窜跃返回S S0 0。
((b b)发出磷光回到)发出磷光回到S S0 0 上述两种过程都需要改变自旋方向,所以是慢过程上述两种过程都需要改变自旋方向,所以是慢过程 分子从基态变为激发态吸收的能量,要比从激发态回到分子从基态变为激发态吸收的能量,要比从激发态回到基态放出的能量大因为分子从基态到激发态吸收的能量包基态放出的能量大因为分子从基态到激发态吸收的能量包括三部分:跃迁能、振动能和转动能而回到基态时,则只括三部分:跃迁能、振动能和转动能而回到基态时,则只放出跃迁能,振动能和转动能都在分子内部消耗掉了放出跃迁能,振动能和转动能都在分子内部消耗掉了为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 单线态单线态S S1 1的寿命的寿命(10(10-8-8s)s)比三线态比三线态T T1 1的的(10(10-2-2s)s)短得多换言之,三线态分子在体系中将比单线态分子存在的时间换言之,三线态分子在体系中将比单线态分子存在的时间长得多正因为如此,三线态分子与其他物质碰撞的几率长得多。
正因为如此,三线态分子与其他物质碰撞的几率高这表明在其他因素相同的情况下,三线态分子比单线高这表明在其他因素相同的情况下,三线态分子比单线态分子发生光化学反应的几率高这在光化学研究中是有态分子发生光化学反应的几率高这在光化学研究中是有重大意义的重大意义的为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 电子跃迁除了发生从成键轨道向反键轨道的跃迁外,还有电子跃迁除了发生从成键轨道向反键轨道的跃迁外,还有从非键轨道(孤电子)向反键轨道的跃迁按卡夏从非键轨道(孤电子)向反键轨道的跃迁按卡夏((KashaKasha)命名法,电子跃迁,可归纳并表示为如下四种:)命名法,电子跃迁,可归纳并表示为如下四种: (a) σ →σ* (a) σ →σ*跃迁跃迁( (从从σσ轨道向轨道向σ*σ*轨道跃迁轨道跃迁) );; (b) π →π* (b) π →π*跃迁;跃迁; (c) n →σ* (c) n →σ*跃迁;跃迁; (d) n →π* (d) n →π*跃迁。
跃迁2.4.5 电子跃迁的类型电子跃迁的类型 为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益σ*π*πσnn σ*π π*n π* 从能量的大小看,从能量的大小看,n →π*n →π*和和π →π*π →π*的跃迁能量较小,的跃迁能量较小,σ σ →σ*→σ*的跃迁能量最大因此在光化学反应中,的跃迁能量最大因此在光化学反应中,n →π*n →π*和和π π →π*→π*的跃迁是最重要的两类跃迁形式从图中可以看出,的跃迁是最重要的两类跃迁形式从图中可以看出,最低能量的跃迁是最低能量的跃迁是 n →π* n →π* 跃迁但是,高度共轭体系中跃迁但是,高度共轭体系中的的ππ轨道具有的能量高于轨道具有的能量高于 n n 轨道的能量,因此有时轨道的能量,因此有时π π →π*→π*跃迁反而比跃迁反而比n →π*n →π*跃迁容易跃迁容易为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益n →πn →π* *和和π →ππ →π* *跃迁性质比较跃迁性质比较性 质n →π*π →π*最大吸收波长270~350nm(长)180nm(短)消光系数<100>1000溶剂反应极性越大,越向紫偏移极性越大,越向红偏移取代基效应给电子基团使吸收波长向紫移动给电子基团使吸收波长向红移动吸收光谱图形宽窄单线态寿命>10-6s(长)10-7~10-9s(短)三线态寿命10-3s(短)10-1~10s(长)为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 根据这些性质上的差别,可帮助我们推测化学反应的机理。
根据这些性质上的差别,可帮助我们推测化学反应的机理例如,甲醛分子的模式结构图为:例如,甲醛分子的模式结构图为: 分子中有分子中有2 2个个ππ电子和电子和2 2个个n n电子(还有一对孤电子处于电子(还有一对孤电子处于能级较低的氧原子能级较低的氧原子SPSP轨道上,故不包括轨道上,故不包括n n电子中电子中) )这些电子所在各轨道的能级和电子跃迁如图所示一般地讲,子所在各轨道的能级和电子跃迁如图所示一般地讲,ππ轨道的能级比轨道的能级比n n轨道的低,所以轨道的低,所以π →π*π →π*跃迁比跃迁比n →π*n →π*跃跃迁需要较高的能量(较短的波陡)的光迁需要较高的能量(较短的波陡)的光为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 事实上,甲醛分子的事实上,甲醛分子的n →π*n →π*跃迁可由吸收跃迁可由吸收260nm 260nm 的光产的光产生,而生,而π →π*π →π*跃迁则必须吸收跃迁则必须吸收155 nm155 nm的光 甲醛轨道能级和电子迁跃甲醛轨道能级和电子迁跃σ*π*πσπ π*n σ*n π*为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 又如,烯烃分子中含有又如,烯烃分子中含有σσ和和ππ两种电子。
在光照下两种电子在光照下易发生能级较低的易发生能级较低的π →π*π →π*跃迁,而较少发生能级较高的跃迁,而较少发生能级较高的σ →σ*σ →σ*跃迁同时,由于跃迁同时,由于π →π*π →π*跃迁的三线态寿命比跃迁的三线态寿命比单线态长(前者单线态长(前者1010-1-1~10 s~10 s,后者,后者1010-7-7~~1010-4-4s)s),因此,反应,因此,反应一般在三线态情况下进行一般在三线态情况下进行( (见图见图) ) 乙烯分子的激发乙烯分子的激发hvλ=180nmλ=150nmhv为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 在光照作用下,电子除了在分子内部发生能级的变化外,在光照作用下,电子除了在分子内部发生能级的变化外,还会发生分子间的跃迁,即分子间的能量传递还会发生分子间的跃迁,即分子间的能量传递电荷转移跃迁示意图电荷转移跃迁示意图2.5 分子间的能量传递分子间的能量传递为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 在分子间的能量传递过程中,受激分子通过碰撞或较远在分子间的能量传递过程中,受激分子通过碰撞或较远距离的传递,将能量转移给另一个分子,本身回到基态。
而距离的传递,将能量转移给另一个分子,本身回到基态而接受能量的分子上升为激发态因此,分子间能量传递的条接受能量的分子上升为激发态因此,分子间能量传递的条件是:件是: (1) (1) 一个分子是电子给予体,另一个分子是电子接受一个分子是电子给予体,另一个分子是电子接受体;体; (2) (2) 能形成电荷转移络合物能形成电荷转移络合物为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 分子间的电子跃迁有三种情况分子间的电子跃迁有三种情况 第一种是某一激发态分子第一种是某一激发态分子 D* D* 把激发态能量转移给另一基把激发态能量转移给另一基态分子态分子A A,形成激发态,形成激发态 A* A*,而,而 D* D*本身则回到基态,变回本身则回到基态,变回 D DA* A* 进一步发生反应生成新的化合物进一步发生反应生成新的化合物 三线态能量从电子给予体传递到电子接受体过程中,一三线态能量从电子给予体传递到电子接受体过程中,一般不发生多重态的改变。
其相互作用可表示如下:般不发生多重态的改变其相互作用可表示如下:给予体给予体(T(T1 1) )++ 接受体接受体(S(S0 0) ) 给予体给予体(S(S0 0) )+接受体+接受体(T(T1 1) ) 即给予体从三线态失活到回基态单线态,同时接受体从基即给予体从三线态失活到回基态单线态,同时接受体从基态上升到三线态例如,用波长态上升到三线态例如,用波长366nm366nm的光照射萘和二苯酮的光照射萘和二苯酮的溶液,得到萘的磷光但萘并不吸收波长的溶液,得到萘的磷光但萘并不吸收波长366nm366nm的光,而的光,而二苯酮则可吸收因此认为二苯酮在光照时被激发到其三二苯酮则可吸收因此认为二苯酮在光照时被激发到其三线态后,通过长距离传递把能量传递给萘;萘再于线态后,通过长距离传递把能量传递给萘;萘再于T1T1状态状态下发射磷光下发射磷光为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 从这个例子还可看到,为使分子间发生有效的能量传递,从这个例子还可看到,为使分子间发生有效的能量传递,每对给予体和接受体之间必须在能量上匹配。
研究表明,当每对给予体和接受体之间必须在能量上匹配研究表明,当给予体三线态的能量比接受体三线态能量高约给予体三线态的能量比接受体三线态能量高约17kJ/mol时,时,能量传递可在室温下的溶液中进行当然,传递速度还与溶能量传递可在室温下的溶液中进行当然,传递速度还与溶液的扩散速度有关液的扩散速度有关为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 第二种分子间的电子跃迁是两种分子先生成络合物,再受第二种分子间的电子跃迁是两种分子先生成络合物,再受光照激发,发生和光照激发,发生和 D D或或 A A单独存在时完全不同的光吸收通单独存在时完全不同的光吸收通过这种光的吸收,过这种光的吸收,D D 的基态电子转移到的基态电子转移到 A A 的反键轨道上的反键轨道上图表示了这种电子转移的情况图表示了这种电子转移的情况hvhv为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 第三种情况是两种分子在基态时不能形成电荷转移络合物,第三种情况是两种分子在基态时不能形成电荷转移络合物,但在激发态时却可形成。
光使其中一个分子激发,然后电子但在激发态时却可形成光使其中一个分子激发,然后电子向另一分子转移形成络合物向另一分子转移形成络合物 在吸收光谱中,上述变化并不表现出特殊的吸收,但在发在吸收光谱中,上述变化并不表现出特殊的吸收,但在发射光谱中,射光谱中,A* A* 与与 D* D*完全不同,因此可加以判别完全不同,因此可加以判别 分子之间的电荷转移在单线态和三线态均可发生单线分子之间的电荷转移在单线态和三线态均可发生单线态能量较高,电子转移在当分子间距离为态能量较高,电子转移在当分子间距离为5 5~~20nm20nm时即可发时即可发生(长距离传递),而三线态电子转移则必须当分子直接碰生(长距离传递),而三线态电子转移则必须当分子直接碰撞时才能发生(短距离传递)撞时才能发生(短距离传递) 在感光性高分子的光比学反应中,有相当多的反应被认在感光性高分子的光比学反应中,有相当多的反应被认为是通过电荷转移络合物而进行的为是通过电荷转移络合物而进行的为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益2.6.1 2.6.1 光化学反应光化学反应 在光化学反应研究的初期,曾认为光化学反应与波长的依在光化学反应研究的初期,曾认为光化学反应与波长的依赖性很大。
但事实证明,光化学反应几乎不依赖于波长因赖性很大但事实证明,光化学反应几乎不依赖于波长因为能发生化学反应的激发态的数目是很有限的,不管吸收什为能发生化学反应的激发态的数目是很有限的,不管吸收什么样的波长的光,最后都成为相同的激发态,即么样的波长的光,最后都成为相同的激发态,即S S1 1和和T T1 1,而,而其他多余能量都通过各种方式释放出来了其他多余能量都通过各种方式释放出来了 分子受光照激发后,可能发生如下的反应:分子受光照激发后,可能发生如下的反应:2.6 光化学反应与增感剂光化学反应与增感剂为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 激发态分子激发态分子D*D*直接反应和间接反应的性质是不同的,直接反应和间接反应的性质是不同的,后者将经历一个活性中间体的过程有时甚至直接反应与后者将经历一个活性中间体的过程有时甚至直接反应与间接反应的产物也不一样间接反应的产物也不一样 例如,用光直接照射纯马来酸或纯富马酸,得到的例如,用光直接照射纯马来酸或纯富马酸,得到的都是马来酸与富马酸的比例为都是马来酸与富马酸的比例为3∶13∶1的混合物,这是从激发的混合物,这是从激发态直接得到生成物的例子。
态直接得到生成物的例子为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 而如果用光照射有溴存在的马来酸水溶液,只能得到热力而如果用光照射有溴存在的马来酸水溶液,只能得到热力学上稳定的富马酸在此过程中,溴分子先光分解成溴自由学上稳定的富马酸在此过程中,溴分子先光分解成溴自由基基(Br(Br··,激发态,激发态) ),然后它加成到基态马来酸上,使马来酸,然后它加成到基态马来酸上,使马来酸中的双键打开,经由自由基中间体,结构旋转成热力学稳定中的双键打开,经由自由基中间体,结构旋转成热力学稳定的反式最后脱掉的反式最后脱掉BrBr··,成为反式的富马酸成为反式的富马酸为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 在光化学反应中,直接反应的例子并不多见,较多的和在光化学反应中,直接反应的例子并不多见,较多的和较重要的是分子间能量转移的间接反应它是某一激发态分较重要的是分子间能量转移的间接反应它是某一激发态分子子D*D*将激发态能量转移给另一基态分子将激发态能量转移给另一基态分子A A,使之成为激发态,使之成为激发态 A*A*,而自己则回,而自己则回 到基态。
到基态A*A*进一步发生反应成为新的化合进一步发生反应成为新的化合物这时,物这时,A A被被D D增感了或光敏了,故增感了或光敏了,故D D称为增感剂或光敏剂称为增感剂或光敏剂而反过来,而反过来,D*D*的能量被的能量被A A所获取,这种作用称为猝灭,故所获取,这种作用称为猝灭,故A A称称为猝灭剂在上一节的例子中,二苯酮即为增感剂,而萘则为猝灭剂在上一节的例子中,二苯酮即为增感剂,而萘则为猝灭剂为猝灭剂 增感剂是光化学研究和应用中的一个十分重要的部分,增感剂是光化学研究和应用中的一个十分重要的部分,它使得许多本来并不具备光化学反应能力的化合物能进行光它使得许多本来并不具备光化学反应能力的化合物能进行光化学反应,从而大大扩大了光化学反应的应用领域化学反应,从而大大扩大了光化学反应的应用领域2.6.2 增感剂增感剂为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 由于增感需要时间,因此增感剂引起的化学反应一般都在由于增感需要时间,因此增感剂引起的化学反应一般都在三线态进行。
单线态寿命很短,通常不能有效地激发被增感三线态进行单线态寿命很短,通常不能有效地激发被增感物质 作为增感剂,必须具备以下的基本条件:作为增感剂,必须具备以下的基本条件: ((1 1)) 增感剂三线态的能量必须比被增感物质的三线态能量增感剂三线态的能量必须比被增感物质的三线态能量大,以保证能量转移的顺利进行一般至少应高大,以保证能量转移的顺利进行一般至少应高17 kJ/mol17 kJ/mol;; ((2 2)增感剂三线态必须有足够长的寿命,以完成能量的传)增感剂三线态必须有足够长的寿命,以完成能量的传递;递; ((3 3)增感剂的量子收率应较大增感剂的量子收率应较大 ((4 4)增感剂吸收的光谱应与被感物质的吸收光谱一致,且)增感剂吸收的光谱应与被感物质的吸收光谱一致,且范围更宽,即被增感物质吸收的光波长应在增感剂的吸收光范围更宽,即被增感物质吸收的光波长应在增感剂的吸收光谱范围内谱范围内 感光性高分子所涉及的光化学反应绝大多数是通过增感剂感光性高分子所涉及的光化学反应绝大多数是通过增感剂的能量传递而实现的的能量传递而实现的。
为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益3 感光性高分子材料感光性高分子材料3.1 感光性高分子的分类感光性高分子的分类 感光性高分子材料经过感光性高分子材料经过50余年的发展,品种日益增多,需要有一套科余年的发展,品种日益增多,需要有一套科学的分类方法,因此提出了不少分类的方案但至今为止,尚无一种公学的分类方法,因此提出了不少分类的方案但至今为止,尚无一种公认的分类方法下面是一些常用的分类方法认的分类方法下面是一些常用的分类方法1)根据光反应的类型分类)根据光反应的类型分类 光交联型,光聚合型,光氧化还原型,光二聚型,光分解型等光交联型,光聚合型,光氧化还原型,光二聚型,光分解型等2)根据感光基团的种类分类)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)根据物理变化分类 光致不溶型,光致溶化型,光降解型,光导电型,光致变色型等光致不溶型,光致溶化型,光降解型,光导电型,光致变色型等4)根据骨架聚合物种类分类)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,氨基甲酸酯(聚氨系,聚酯系,尼龙系,丙烯酸酯系,环氧系,氨基甲酸酯(聚氨酯)系等。
酯)系等5)根据聚合物的形态和组成分类)根据聚合物的形态和组成分类 感光性化合物(增感剂)感光性化合物(增感剂)+ 高分子型,带感光基团的聚合物型,光聚高分子型,带感光基团的聚合物型,光聚合型等为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益3.2 重要的感光性高分子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+增感剂 这类感光性高分子是由高分子化合物与增感剂混合而成这类感光性高分子是由高分子化合物与增感剂混合而成它们的组分除了高分子化合物和增感剂外,还包括溶剂和添它们的组分除了高分子化合物和增感剂外,还包括溶剂和添加剂(如增塑剂和颜料等)加剂(如增塑剂和颜料等) 增感剂可分为两大类:无机增感剂和有机增感剂代表性增感剂可分为两大类:无机增感剂和有机增感剂代表性的无机增感剂是重铬酸盐类;有机增感剂则主要有芳香族重的无机增感剂是重铬酸盐类;有机增感剂则主要有芳香族重氮化合物,芳香族叠氮化合物和有机卤化物等,下面分别介氮化合物,芳香族叠氮化合物和有机卤化物等,下面分别介绍。
绍为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益((1 1)重铬酸盐)重铬酸盐 ++ 亲水性高分子亲水性高分子 重铬酸盐导致高分子化合物光固化的反应机理尚不十分重铬酸盐导致高分子化合物光固化的反应机理尚不十分清楚但一般认为经过两步反应进行但一般认为经过两步反应进行 首先,在供氢体(如聚乙烯醇)的存在下,六价铬吸收首先,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,而供氢体放出氢气生成酮结构光后还原成三价铬,而供氢体放出氢气生成酮结构 然后,三价铬与具有酮结构的然后,三价铬与具有酮结构的PVAPVA配位形成交联固化结构,配位形成交联固化结构,完成第二阶段反应完成第二阶段反应为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 在重铬酸盐水溶液中,在重铬酸盐水溶液中,Cr[VI]Cr[VI]能以重铬酸离子能以重铬酸离子(Cr(Cr2 2O O2 2==) )、、酸性铬酸离子酸性铬酸离子 (HCrO (HCrO4 4--) )以及铬酸离子以及铬酸离子(CrO(CrO4 4==) )等形式存在。
等形式存在其中只有其中只有 HCrO HCrO4 4--是光致活化的它吸收是光致活化的它吸收250nm250nm,,350nm350nm和和440nm440nm附近的光而激发因此,使用的高分子化合物必须是供附近的光而激发因此,使用的高分子化合物必须是供氢体,否则不可能形成氢体,否则不可能形成HCrOHCrO4 4-- 当当pHpH>>8 8时,时,HCrOHCrO4 4--不存在,则体系不会发生光化学反应不存在,则体系不会发生光化学反应利用这一特性,在配制感光液时,加入氨水使之成碱性,可利用这一特性,在配制感光液时,加入氨水使之成碱性,可长期保存,不会反应成膜时,氨挥发而使体系变为酸性,长期保存,不会反应成膜时,氨挥发而使体系变为酸性,光化学反应能正常进行从表可见,重铬酸铵是最理想的增光化学反应能正常进行从表可见,重铬酸铵是最理想的增感剂,也是因为上述原因感剂,也是因为上述原因为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益铬系感光剂的相对感度铬系感光剂的相对感度感光剂蛋白朊阿拉伯树胶鱼胶重铬酸铵100100100铬酸铵10072100重铬酸钾204665铬酸钾0012重铬酸钠28100100铬酸钠0012为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益((2 2)芳香族重氮化合物)芳香族重氮化合物 ++ 高分子高分子 芳香族重氮化合物是有机化学中用来合成偶氮类染芳香族重氮化合物是有机化学中用来合成偶氮类染料的重要中间体,它们对于光有敏感性这一特性早已为人料的重要中间体,它们对于光有敏感性这一特性早已为人们所注意,并且有不少应用成果,如用作复印感光材料等。
们所注意,并且有不少应用成果,如用作复印感光材料等芳香族重氮化合物与高分子配合组成的感光高分子,已在芳香族重氮化合物与高分子配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电子工业和印刷工业中广泛使用 芳香族重氮化合物在光照作用下发生光分解反应,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:产物有自由基和离子两种形式: 为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 上述反应中,(上述反应中,(I I)是光分解反应,而()是光分解反应,而(IIII)是热分解反)是热分解反应两者的比例取决于取代基的效应取代基的吸电子能力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,则(越大,则(I I)) 越容易发生但从感光高分子的实用角度看,越容易发生但从感光高分子的实用角度看,无论反应(无论反应(I I)) 还是反应(还是反应(IIII)均可引起光固化作用,因此,)均可引起光固化作用,因此,并不需要加以区别并不需要加以区别为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 例如下面是一种已实用的例如下面是一种已实用的芳香族重氮化合物:双重氮盐芳香族重氮化合物:双重氮盐 十十 聚乙烯醇感光树脂聚乙烯醇感光树脂 这种感光树脂在光照射这种感光树脂在光照射下其重氮盐分解成自由基,分下其重氮盐分解成自由基,分解出的自由基残基从聚乙烯醇解出的自由基残基从聚乙烯醇上的羟基夺氢形成聚乙烯醇自上的羟基夺氢形成聚乙烯醇自由基。
最后自由基偶合,形成由基最后自由基偶合,形成在溶剂中不溶的交联结构在溶剂中不溶的交联结构 该光固化过程中,实际上该光固化过程中,实际上常伴随有热反应常伴随有热反应为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益((3 3)芳香族叠氮化合物)芳香族叠氮化合物 十十 高分子高分子 在有机化合物中,叠氮基是极具光学活性的即使是最在有机化合物中,叠氮基是极具光学活性的即使是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 同样,烷基叠氮化合物和芳基叠氮化合物都可直接吸收光同样,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而分解为中间态的亚氮化合物与氮为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 烷基叠氮化合物中的烷基是孤立存在的,吸收光波后,两烷基叠氮化合物中的烷基是孤立存在的,吸收光波后,两者能量不连续,因此需吸收较短的波长才能激发(者能量不连续,因此需吸收较短的波长才能激发(300nm以下),而芳香族叠氮化合物在以下),而芳香族叠氮化合物在300nm以上有大的吸收,以上有大的吸收,这认为是被芳香环所吸收的能量转移至叠氮基的缘故。
换言这认为是被芳香环所吸收的能量转移至叠氮基的缘故换言之,芳香族叠氮化合物中的芳香环和叠氮基在能量上是连续之,芳香族叠氮化合物中的芳香环和叠氮基在能量上是连续的因此,在用于感光高分子时,都采用芳香族叠氮化合物因此,在用于感光高分子时,都采用芳香族叠氮化合物此外,一元叠氮化合物在感光高分子应用中用处不大,有用此外,一元叠氮化合物在感光高分子应用中用处不大,有用的是二元叠氮化合物的是二元叠氮化合物为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 对双叠氮化合物的研究证明,其光分解井非是吸收一次光对双叠氮化合物的研究证明,其光分解井非是吸收一次光而产生两个亚氮化合物的,而是两个叠氮基团分步激发的而产生两个亚氮化合物的,而是两个叠氮基团分步激发的 第一步分解反应的量子收率一般比第二步小,第一步分解反应的量子收率一般比第二步小,φ2/φ1==2~~3,可见叠氮单亚氮化合物很容易转变成双亚氮化合物可见叠氮单亚氮化合物很容易转变成双亚氮化合物 由叠氮化合物经光分解形成的亚氮化合物有单线态和三线由叠氮化合物经光分解形成的亚氮化合物有单线态和三线态两种激发态。
态两种激发态为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 这两种激发态有不同的反应活性,因此可发生不同的反这两种激发态有不同的反应活性,因此可发生不同的反应单线态亚氮化合物的吸电子性较强,易于发生向双键加应单线态亚氮化合物的吸电子性较强,易于发生向双键加成和向成和向C—HC—H,,O—HO—H,,N—HN—H等键插入的反应等键插入的反应为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 而三线态亚氮化合物的自由基性较强,优先发而三线态亚氮化合物的自由基性较强,优先发生夺氢反应,但也能发生向双键的加成反应生夺氢反应,但也能发生向双键的加成反应为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 芳香族叠氮化合物品种繁多,通过与各种高分子组合,已芳香族叠氮化合物品种繁多,通过与各种高分子组合,已经研制出一大批芳香族叠氮类感光高分子按其使用形式来看,经研制出一大批芳香族叠氮类感光高分子。
按其使用形式来看,可分成两大类可分成两大类a a)水溶性芳香族双叠氮类感光高分子)水溶性芳香族双叠氮类感光高分子 这是一类较早研究成功的叠氮类感光高分子如这是一类较早研究成功的叠氮类感光高分子如19301930年卡年卡尔(尔(KalleKalle)公司生产的)公司生产的4, 4’—4, 4’—二叠氮芪二叠氮芪—2,2’——2,2’—二磺酸钠二磺酸钠和和1 1,,5—5—二叠氮萘二叠氮萘—3, 7——3, 7—二磺酸钠就是这一类的典型例子二磺酸钠就是这一类的典型例子 它们可与水溶性高分子或亲水性高分子配合组成感光高分子它们可与水溶性高分子或亲水性高分子配合组成感光高分子常用的高分子有聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、甲常用的高分子有聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、甲基纤维素、乙烯醇基纤维素、乙烯醇——马来酸酐共聚物、乙烯醇马来酸酐共聚物、乙烯醇——丙烯酰胺共聚丙烯酰胺共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯酯等物、聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯酯等为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益((b b)溶剂型芳香族双叠氮类感光高分子)溶剂型芳香族双叠氮类感光高分子 这类双叠氮化合物以柯达公司推出的下列品种为代表。
这类双叠氮化合物以柯达公司推出的下列品种为代表 将这些叠氮化合物与天然橡胶、合成橡胶或将它们环化的将这些叠氮化合物与天然橡胶、合成橡胶或将它们环化的环化橡胶配合,即可得到性能优良的感光性高分子其光固环化橡胶配合,即可得到性能优良的感光性高分子其光固化反应主要是亚氮化合物向双键的加成化反应主要是亚氮化合物向双键的加成为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 从前面的讨论可知,亚氮化合物向双键加成只是其光从前面的讨论可知,亚氮化合物向双键加成只是其光固化的固化的——种反应,它还可发生向种反应,它还可发生向C—HC—H键等的插入反应因此,键等的插入反应因此,聚合物中双键并不是必需的许多饱和高分子与叠氮化合物聚合物中双键并不是必需的许多饱和高分子与叠氮化合物配合后,同样具有很高的感度如由配合后,同样具有很高的感度如由6—6—叠氮叠氮—2—(4’——2—(4’—叠叠氮苯乙烯基氮苯乙烯基) )苯并咪唑和尼龙类聚合物组成的感光高分子,苯并咪唑和尼龙类聚合物组成的感光高分子,同样具有极好的光固化性。
同样具有极好的光固化性为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益3.2.2 具有感光基团的高分子具有感光基团的高分子 从严格意义上讲,上一节介绍的感光材料并不是真正的感从严格意义上讲,上一节介绍的感光材料并不是真正的感光性高分子因为在这些材料中,高分子本身不具备光学活光性高分子因为在这些材料中,高分子本身不具备光学活性,而是由小分子的感光化合物在光照下形成活性种,引起性,而是由小分子的感光化合物在光照下形成活性种,引起高分子化合物的交联在本节中将介绍真正意义上的感光高高分子化合物的交联在本节中将介绍真正意义上的感光高分子,在这类高分子中,感光基团直接连接在高分于主链上,分子,在这类高分子中,感光基团直接连接在高分于主链上,在光作用下激发成活性基团,从而进一步形成交联结构的聚在光作用下激发成活性基团,从而进一步形成交联结构的聚合物1)感光基团的种类)感光基团的种类 在有机化学中,许多基团具有光学活性,其中以肉桂酰基在有机化学中,许多基团具有光学活性,其中以肉桂酰基最为著名此外,重氮基、叠氮基都可引入高分子形成感光最为著名。
此外,重氮基、叠氮基都可引入高分子形成感光性高分子一些有代表性的感光基团列于表中性高分子一些有代表性的感光基团列于表中为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益重要的感光基团重要的感光基团基基团名称名称结 构构 式式吸收波吸收波长 /nm /nm烯基基<<200200肉桂肉桂酰基基300300肉桂叉乙肉桂叉乙酰基基300300~400400苄叉苯乙叉苯乙酮基基250250~400400苯乙苯乙烯基吡基吡啶基基视R R而定而定α-α-苯基苯基马来来酰亚胺基胺基200200~~400400叠氮基叠氮基260260~~470470重氮基重氮基300300~~400400为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益((2)具有感光基团的高分子的合成方法)具有感光基团的高分子的合成方法 这类本身带有感光基团的感光性高分子有两种合成方法这类本身带有感光基团的感光性高分子有两种合成方法一种是通过高分子反应在聚合物主链上接上感光基团,另一一种是通过高分子反应在聚合物主链上接上感光基团,另一种是通过带有感光基团的单体进行聚合反应而成。
用这两种种是通过带有感光基团的单体进行聚合反应而成用这两种方法制备感光性高分子各有其优缺点下面分别介绍方法制备感光性高分子各有其优缺点下面分别介绍 通过高分子的化学反应在普通的高分子上连接上感光基团,通过高分子的化学反应在普通的高分子上连接上感光基团,就可得到感光性高分子这种方法的典型实例是就可得到感光性高分子这种方法的典型实例是1954年由年由美国柯达(美国柯达(Kodak)公司开发的聚乙烯醇肉桂酸酯,它是将)公司开发的聚乙烯醇肉桂酸酯,它是将聚乙烯醇用肉桂酰氮酯化而成的该聚合物受光照形成丁烷聚乙烯醇用肉桂酰氮酯化而成的该聚合物受光照形成丁烷环而交联环而交联为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益肉桂酰氯与含羟基聚合物的反应肉桂酰氯与含羟基聚合物的反应为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 以上的例子都是将具有感光基团的化合物与高分子反应以上的例子都是将具有感光基团的化合物与高分子反应制得感光性高分子的。
在某些情况下,与高分子反应的化制得感光性高分子的在某些情况下,与高分子反应的化合物本身并不具备感光基团,但在反应过程中却能产生出合物本身并不具备感光基团,但在反应过程中却能产生出感光基团的结构例如聚甲基乙烯酮与芳香族醛类化合物感光基团的结构例如聚甲基乙烯酮与芳香族醛类化合物缩合就能形成性质优良的感光性高分子缩合就能形成性质优良的感光性高分子为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益((b)感光性单体聚合法)感光性单体聚合法 用这种方法合成感光性高分子,一方面要求单体本身含有用这种方法合成感光性高分子,一方面要求单体本身含有感光性基团,另一方面又具有可聚合的基团,如双键、环氧感光性基团,另一方面又具有可聚合的基团,如双键、环氧基、羟基、羧基、胺基和异氰酸酯基等但也有一些情况下,基、羟基、羧基、胺基和异氰酸酯基等但也有一些情况下,单体并不具有感光性基团,聚合过程中,在高分子骨架中却单体并不具有感光性基团,聚合过程中,在高分子骨架中却新产生出感光基新产生出感光基 ①① 乙烯类单体乙烯类单体 乙烯类单体的聚合已有十分成熟的经验,如通过自由基、乙烯类单体的聚合已有十分成熟的经验,如通过自由基、离子、配位络合等方法聚合。
因此,用含有感光基团的乙烯离子、配位络合等方法聚合因此,用含有感光基团的乙烯基单体聚合制备感光性高分子一直是人们十分感兴趣的经基单体聚合制备感光性高分子一直是人们十分感兴趣的经过多年的研究,已经用这种方法合成出了许多感光性高分子过多年的研究,已经用这种方法合成出了许多感光性高分子例如:例如:为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 在实际聚合时,由于肉桂酰基或重氮基也有一定反应活性,在实际聚合时,由于肉桂酰基或重氮基也有一定反应活性,所以感光基团的保护存在许多困难例如,肉桂酸乙烯基单体所以感光基团的保护存在许多困难例如,肉桂酸乙烯基单体中由于两个不饱和基团过分靠近,结果容易发生环化反应而失中由于两个不饱和基团过分靠近,结果容易发生环化反应而失去感光基团因而在这种感光性乙烯基单体的聚合技术方面,去感光基团因而在这种感光性乙烯基单体的聚合技术方面,还有许多问题有待解决还有许多问题有待解决。
一般来说,自由基聚合易发生环化反应,而离子型聚合则不一般来说,自由基聚合易发生环化反应,而离子型聚合则不易发生环化反应,但难以得到高相对分子质量聚合物因而在易发生环化反应,但难以得到高相对分子质量聚合物因而在这种感光性乙烯基单体的聚合技术方面,还有许多问题有待解这种感光性乙烯基单体的聚合技术方面,还有许多问题有待解决为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益②② 开环聚合单体开环聚合单体 在这类单体中,作为聚合功能基的是环氧基,可以通过离在这类单体中,作为聚合功能基的是环氧基,可以通过离子型开环聚合制备高分子,同时又能有效地保护感光基团,子型开环聚合制备高分子,同时又能有效地保护感光基团,因此是合成感光性高分子较有效的途径例如肉桂酸缩水甘因此是合成感光性高分子较有效的途径例如肉桂酸缩水甘油酯和氧化查耳酮环氧衍生物的开环聚合都属此类油酯和氧化查耳酮环氧衍生物的开环聚合都属此类为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益③③ 缩聚法缩聚法 这是目前合成感光性高分子采用最多的方法。
含有感光基这是目前合成感光性高分子采用最多的方法含有感光基团的二元酸,二元醇、二异氰酸酯等单体都可用于这类聚合,团的二元酸,二元醇、二异氰酸酯等单体都可用于这类聚合,并且能较有效地保护感光基团下面是这类聚合的典型例子并且能较有效地保护感光基团下面是这类聚合的典型例子为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 有些不含有感光基团的单体通过缩聚反应得到的主链中有些不含有感光基团的单体通过缩聚反应得到的主链中含有感光基团的高分子也是合成感光性高分子的一条途径含有感光基团的高分子也是合成感光性高分子的一条途径例如二乙酰基化合物与对苯二甲醛的反应例如二乙酰基化合物与对苯二甲醛的反应为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益((3)重要的带感光基团的高分子)重要的带感光基团的高分子((a a)聚乙烯醇肉桂酸酯及其类似高分子)聚乙烯醇肉桂酸酯及其类似高分子 孤立的烯烃只有吸收短波长(孤立的烯烃只有吸收短波长(180180~~210nm210nm)的光才能进行)的光才能进行反应,这是因为它只发生反应,这是因为它只发生π→π*π→π*跃迁的缘故。
而当它与具有跃迁的缘故而当它与具有孤对电子的某些基团结合时,则会表现出长波长的孤对电子的某些基团结合时,则会表现出长波长的n→π*n→π*吸收,吸收,使光化学反应变得容易肉桂酸酯中的羧基可提供孤对电子,使光化学反应变得容易肉桂酸酯中的羧基可提供孤对电子,并且双键与苯环有共轭作用,因此能以更长的波长吸收,引起并且双键与苯环有共轭作用,因此能以更长的波长吸收,引起光化学反应光化学反应 聚乙烯醇肉桂酸酯在光照下侧基可发生光二聚反应,形成聚乙烯醇肉桂酸酯在光照下侧基可发生光二聚反应,形成环丁烷基而交联,其结构如下图表示环丁烷基而交联,其结构如下图表示为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 这个反应在这个反应在240~~350nm的紫外光区域内可有效地进行的紫外光区域内可有效地进行但在实用中,希望反应能在波长更长的可见光范围内进行但在实用中,希望反应能在波长更长的可见光范围内进行研究发现,加入少量三线态光敏剂能有效地解决这一问题研究发现,加入少量三线态光敏剂能有效地解决这一问题例如加入少量例如加入少量5—硝基苊作为增感剂,可使聚乙烯醇肉桂酸硝基苊作为增感剂,可使聚乙烯醇肉桂酸酯的感光区域扩展到酯的感光区域扩展到450nm。
为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益光光 敏敏 剂相相对感度感度吸收峰吸收峰值 /nm/nm感光波感光波长边值 /nm/nm空白空白2.22.2320320350350对硝基硝基联苯苯180180360360380380对硝基苯胺硝基苯胺1101103703704004002, 4—2, 4—二硝基苯胺二硝基苯胺8888360360400400苦苦酰胺胺4004004504504804802—2—氯--4—4—硝基苯胺硝基苯胺2902903803804104102, 6—2, 6—二硝基-二硝基-4—4—硝基苯胺硝基苯胺3303303803804104104, 4’—4, 4’—四甲基-二胺基苯甲四甲基-二胺基苯甲酮6406403803804204201, 2—1, 2—苯并蒽苯并蒽酮510510420420470470蒽蒽醌99993203204204203—3—甲基-甲基-1, 3—1, 3—二氮二氮杂--1, 9—1, 9—苯并苯并蒽蒽酮110011004704704904905—5—硝基硝基苊184184400400450450聚乙烯醇肉桂酸酯的光敏剂聚乙烯醇肉桂酸酯的光敏剂为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益((b)具有重氮基和叠氮基的高分子)具有重氮基和叠氮基的高分子 前面已经介绍过,芳香族的重氮化合物和叠氮化合物具有前面已经介绍过,芳香族的重氮化合物和叠氮化合物具有感光性。
将它们引入高分子链,就成为氮基树脂和叠氮树脂将它们引入高分子链,就成为氮基树脂和叠氮树脂这是两类应用广泛的感光高分子这是两类应用广泛的感光高分子①① 具有重氮基的高分子具有重氮基的高分子 酚醛型重氮基树脂:酚醛型重氮基树脂: 为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 聚丙烯酰胺型重氮树脂:聚丙烯酰胺型重氮树脂:为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益② ② 具有叠氮基的高分子具有叠氮基的高分子 第一个叠氮树脂是第一个叠氮树脂是19631963年由梅里尔(年由梅里尔(MerrillMerrill)等人将)等人将部分皂化的部分皂化的PVAcPVAc用叠氮苯二甲酸酐酯化而成的这种叠氮树用叠氮苯二甲酸酐酯化而成的这种叠氮树脂比聚乙烯醇肉桂酸酯的感度还高如果加了光敏剂,则其脂比聚乙烯醇肉桂酸酯的感度还高如果加了光敏剂,则其感度进一步提高(见表)感度进一步提高(见表)为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益叠氮高分子叠氮高分子未加光敏未加光敏剂加光敏加光敏剂比感度比感度感光波感光波长 /nm/nm比感度比感度感光波感光波长 /nm/nm聚乙聚乙烯醇肉桂酸醇肉桂酸酯2.22.2260260~~340340聚聚( (乙酸乙乙酸乙烯—3——3—叠氮叠氮邻苯二甲酸苯二甲酸酯) )5050270270~~390390250250* *270270~~460460聚聚( (乙酸乙乙酸乙烯—4——4—叠氮叠氮邻苯二甲酸苯二甲酸酯) )220220260260~~38038011001100* *270270~~450450聚聚( (乙酸乙乙酸乙烯—3, 4——3, 4—二叠氮二叠氮邻苯二苯二甲酸甲酸酯) )100100270270~~390390440440* *270270~~460460聚聚( (乙酸乙乙酸乙烯——对——叠氮苯甲酸叠氮苯甲酸酯) )110110270270~~39039031003100****270270~~450450乙酸乙酸纤维素素—3——3—叠氮叠氮邻苯二甲酸苯二甲酸酯9 9290290~~3503501212****明胶明胶—3——3—叠氮叠氮邻苯二甲苯二甲酰胺胺9 9290290~~3703701818****﹡﹡光敏剂:光敏剂:2—(3—2—(3—磺基苯甲酰甲撑磺基苯甲酰甲撑) )--1—1—甲基-甲基-β—β—萘并噻唑啉萘并噻唑啉﹡﹡﹡﹡光敏剂:光敏剂:2—2—苯甲酰甲撑-苯甲酰甲撑-1—1—甲基-甲基-β—β—萘并噻唑啉萘并噻唑啉叠氮高分子的感度叠氮高分子的感度为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益3.2.3 光聚合型感光性高分子光聚合型感光性高分子 因光照射在聚合体系上而产生聚合活性种(自由基、离子等)并由此因光照射在聚合体系上而产生聚合活性种(自由基、离子等)并由此引发的聚合反应称为光聚合反应。
光聚合型感光高分子就是通过光照直引发的聚合反应称为光聚合反应光聚合型感光高分子就是通过光照直接将单体聚合成所预期的高分子的可用于印刷制版、复印材料、电子接将单体聚合成所预期的高分子的可用于印刷制版、复印材料、电子工业和以涂膜光固化为目的的紫外线固化油墨、涂料和粘合剂等工业和以涂膜光固化为目的的紫外线固化油墨、涂料和粘合剂等 大多数乙烯基单体在光的作用下能发生聚合反应如甲基丙烯酸甲酯大多数乙烯基单体在光的作用下能发生聚合反应如甲基丙烯酸甲酯在光照作用下的自聚现象是众所周知的实际上,光聚合体系可分为两在光照作用下的自聚现象是众所周知的实际上,光聚合体系可分为两大类:一类是单体直接吸收光形成活性种而聚合的直接光聚合;另一类大类:一类是单体直接吸收光形成活性种而聚合的直接光聚合;另一类是通过光敏剂(光聚合引发剂)吸收光能产生活性种,然后引发单体聚是通过光敏剂(光聚合引发剂)吸收光能产生活性种,然后引发单体聚合的光敏聚合合的光敏聚合 在光敏聚合中,也有两种不同情况,既有光敏剂被光照变成活性种,在光敏聚合中,也有两种不同情况,既有光敏剂被光照变成活性种,由此引起聚合反应的,也有光敏剂吸收光被激发后,它的激发能转移给由此引起聚合反应的,也有光敏剂吸收光被激发后,它的激发能转移给单体而引起聚合反应的。
单体而引起聚合反应的 已知能进行直接光聚合的单体有氯乙烯、苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙已知能进行直接光聚合的单体有氯乙烯、苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、甲基乙烯酮等但在实际应用中,光敏聚合更为普遍,更为重烯酸酯、甲基乙烯酮等但在实际应用中,光敏聚合更为普遍,更为重要本节主要介绍这一类光敏聚合本节主要介绍这一类光敏聚合为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益((1)光敏剂)光敏剂 如前所述,虽然许多单体在光照作用下能进行直接光聚如前所述,虽然许多单体在光照作用下能进行直接光聚合,但直接光照合往往要求较短波长的光(较高的光能),合,但直接光照合往往要求较短波长的光(较高的光能),聚合速度较低而使用了光敏剂以后,可大大降低引发的活聚合速度较低而使用了光敏剂以后,可大大降低引发的活化能,即可使聚合在较长波长的光照作用下进行这就是光化能,即可使聚合在较长波长的光照作用下进行这就是光敏剂被普遍采用的原因用于光敏聚合的光敏剂主要有表所敏剂被普遍采用的原因用于光敏聚合的光敏剂主要有表所示的物质示的物质。
为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益类 别感光波感光波长 /nm /nm化合物例化合物例羰基化合物基化合物360360~~420420安息香及基安息香及基醚类;稠;稠环醌类偶氮化合物偶氮化合物340340~~400400偶氮二异丁偶氮二异丁腈;重氮化合物;重氮化合物有机硫化物有机硫化物280280~~400400硫醇;硫醇;烷基二硫化物基二硫化物氧化氧化还原体系原体系--铁(II)/(II)/过氧化氧化氢卤化物化物300300~~400400卤化化银;溴化汞;四;溴化汞;四氯化碳化碳色素色素类400400~~700700四溴四溴萤光素光素/ /胺;核黄素;花菁胺;核黄素;花菁色素色素有机金属化合物有机金属化合物300300~~450450烷基金属基金属类金属金属羰基基类360360~~400400羰基基锰金属氧化物金属氧化物300300~~380380氧化氧化锌重要的光聚合体系光敏剂重要的光聚合体系光敏剂为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 几类重要的光敏剂的光分解机理如下:几类重要的光敏剂的光分解机理如下: 有机羰基化合物,例如联乙酰、安息香及其醚类是最重有机羰基化合物,例如联乙酰、安息香及其醚类是最重要的光敏剂,它们是按下列反应进行光分解而产生自由基要的光敏剂,它们是按下列反应进行光分解而产生自由基的。
的为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 所产生的两种自由基都有引发活性安息香醚类分子中所产生的两种自由基都有引发活性安息香醚类分子中的取代基的取代基R R一般为不同长度的烷基、羟烷基等,例如安息香一般为不同长度的烷基、羟烷基等,例如安息香甲醚、安息香乙醚都是常用的光敏剂甲醚、安息香乙醚都是常用的光敏剂 偶氮二异丁腈偶氮二异丁腈(AIBN)(AIBN)常用作热聚合引发剂,但它吸收光常用作热聚合引发剂,但它吸收光能后也可分解产生自由基能后也可分解产生自由基为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 在光固化涂料应用方面,二苯甲酮类光敏剂也是较重要在光固化涂料应用方面,二苯甲酮类光敏剂也是较重要的但二苯甲酮单独应用时无效,必须与含有活泼氢的化的但二苯甲酮单独应用时无效,必须与含有活泼氢的化合物并用,如脂肪胺固化速度随胺的烷基碳原子数增大合物并用,如脂肪胺固化速度随胺的烷基碳原子数增大而增大,研究认为,这种光固化机理是由于形成而增大,研究认为,这种光固化机理是由于形成α—α—氨基氨基自由基引起的。
自由基引起的为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 米蚩酮是二苯甲酮的衍生物,它在米蚩酮是二苯甲酮的衍生物,它在365 nm 365 nm 和和254 nm254 nm波长波长处有非常高的光吸收率(为二苯甲酮的处有非常高的光吸收率(为二苯甲酮的400400倍),因此常作为倍),因此常作为二苯甲类化合物的代表二苯甲类化合物的代表米蚩酮的结构式如下:米蚩酮的结构式如下: 具有光聚合引发能力的光敏剂很多,光分解机理各不相同,具有光聚合引发能力的光敏剂很多,光分解机理各不相同,因此,在光聚合实际应用中,光敏剂的选择十分重要其中,因此,在光聚合实际应用中,光敏剂的选择十分重要其中,最重要的条件是对热要稳定,不会发生暗反应,其次是聚合最重要的条件是对热要稳定,不会发生暗反应,其次是聚合的量子效率要尽可能高,否则,不易形成高相对分子质量产的量子效率要尽可能高,否则,不易形成高相对分子质量产物为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益((2)光聚合体系)光聚合体系 光聚合体系可分为单纯光聚合体系和光聚合单体+高分子光聚合体系可分为单纯光聚合体系和光聚合单体+高分子体系两类。
以单体和光敏剂组成的单纯光聚合体系由于在聚体系两类以单体和光敏剂组成的单纯光聚合体系由于在聚合时易发生体积收缩的情况,且一般得不到足够的感度和性合时易发生体积收缩的情况,且一般得不到足够的感度和性能良好的薄膜,因此较少使用将有良好成膜性并含有可反能良好的薄膜,因此较少使用将有良好成膜性并含有可反应官能团的预聚物与光聚合单体混合使用,可明显提高光固应官能团的预聚物与光聚合单体混合使用,可明显提高光固化的感度,得到预期效果的薄膜化的感度,得到预期效果的薄膜a)光聚合单体)光聚合单体 由于光聚合型感光材料是在操作中经光照固化的,因此,由于光聚合型感光材料是在操作中经光照固化的,因此,适用于该体系的单体必须满足一个基本前提,即在常温下必适用于该体系的单体必须满足一个基本前提,即在常温下必须是不易挥发的一切气态的或低沸点的单体都是不适用的须是不易挥发的一切气态的或低沸点的单体都是不适用的含丙烯酸酯基和丙烯酰胺基的双官能团单体容易与其他化合含丙烯酸酯基和丙烯酰胺基的双官能团单体容易与其他化合物反应,而且聚合物的性质也较好,因此是用得最多的光聚物反应,而且聚合物的性质也较好,因此是用得最多的光聚合单体。
表列出的是常用的多官能团光聚合单体表列出的是常用的多官能团光聚合单体为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益① ① 多元醇的丙烯酸酯多元醇的丙烯酸酯 这类单体是光聚合单体的典型代表,它们都是沸点>这类单体是光聚合单体的典型代表,它们都是沸点>200℃200℃的高沸点液体,很容易发生光聚合,形成的固化膜性的高沸点液体,很容易发生光聚合,形成的固化膜性能优良当它们与其他含不饱和基的高分子混合使用时,能优良当它们与其他含不饱和基的高分子混合使用时,能得到各种性能不同的固化膜因此是感光树脂凸版,紫能得到各种性能不同的固化膜因此是感光树脂凸版,紫外光固化油墨、涂料等的不可缺少的光聚合单体典型品外光固化油墨、涂料等的不可缺少的光聚合单体典型品种见表为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益名名 称称结 构构 式式相相对分分子子质量量乙二醇二丙乙二醇二丙烯酸酸酯170170二乙二醇二丙二乙二醇二丙烯酸酸酯241241三乙二醇二丙三乙二醇二丙烯酸酸酯258258聚乙二醇二丙聚乙二醇二丙烯酸酸酯聚乙二醇二甲基丙聚乙二醇二甲基丙烯酸酸酯聚丙二醇二丙聚丙二醇二丙烯酸酸酯聚丙二醇二甲基丙聚丙二醇二甲基丙烯酸酸酯常用的多官能团光聚合单体常用的多官能团光聚合单体为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益丁二醇二丙丁二醇二丙烯酸酸酯198198丁二醇二甲基二丙丁二醇二甲基二丙烯酸酸酯226226新戊二醇二丙新戊二醇二丙烯酸酸酯2122121,6-1,6-己二醇二丙己二醇二丙烯酸酸酯2262261,6-1,6-己二醇二甲基丙己二醇二甲基丙烯酸酸酯254254季戊四醇二丙季戊四醇二丙烯酸酸酯244244季戊四醇三丙季戊四醇三丙烯酸酸酯298298三三羟甲基丙甲基丙烷三丙三丙烯酸酸酯296296三三羟甲基丙甲基丙烷三甲基丙三甲基丙烯酸酸酯338338为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益② ② 氨基甲酸酯型丙烯酸酯氨基甲酸酯型丙烯酸酯 将氨基甲酸酯引入丙烯酸酯,可用于制备弹性很高的光将氨基甲酸酯引入丙烯酸酯,可用于制备弹性很高的光固化膜。
如用固化膜如用2, 4—2, 4—二异氰酸甲苯与甲基丙烯酸二异氰酸甲苯与甲基丙烯酸—β——β—羟羟乙酯反应:乙酯反应: 氨基甲酸酯型丙烯酸酯聚合的产物既保持了聚丙烯酸酯氨基甲酸酯型丙烯酸酯聚合的产物既保持了聚丙烯酸酯的优良性质,又富有聚氨酯的弹性,是一种品质较高的涂的优良性质,又富有聚氨酯的弹性,是一种品质较高的涂料原料为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益名名 称称结 构构 式式N—N—丙丙烯酰羟乙基乙基马来来酰亚胺胺N, N—N, N—双双(β—(β—丙丙烯酰氧乙基氧乙基) )苯胺苯胺己内己内酰胺、丁二胺胺、丁二胺缩合物的双丙合物的双丙烯酰胺胺六六氢--1, 3, 5—1, 3, 5—三丙三丙烯基-基-5—5—三三吖嗪③③ 丙烯酰胺丙烯酰胺 丙烯酰胺类单体较易进行光聚合它们大多数是水溶性的,丙烯酰胺类单体较易进行光聚合它们大多数是水溶性的,使用十分方便此外,它们极易与含有酰胺基的聚合物混合使用十分方便此外,它们极易与含有酰胺基的聚合物混合常用的丙烯酰胺类单体见表。
常用的丙烯酰胺类单体见表为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益④ ④ 多元羧酸的不饱和酯多元羧酸的不饱和酯 用甲基丙烯酸用甲基丙烯酸-β--β-羟乙酯或烯丙醇酯化苯二甲酸、偏苯羟乙酯或烯丙醇酯化苯二甲酸、偏苯三酸、均苯四酸等,可得到多官能团的不饱和酯这类单体三酸、均苯四酸等,可得到多官能团的不饱和酯这类单体经光照聚合后,通常能形成较坚韧的固化膜,适合于印刷制经光照聚合后,通常能形成较坚韧的固化膜,适合于印刷制版和光致抗蚀剂典型品种如下:版和光致抗蚀剂典型品种如下:为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益⑤ ⑤ 具有炔类不饱和基的单体具有炔类不饱和基的单体 分子中含有三键的炔类单体,在光照聚合时,所生成的分子中含有三键的炔类单体,在光照聚合时,所生成的产物带有很深的颜色,因此可用作复印材料如由蒽醌和产物带有很深的颜色,因此可用作复印材料如由蒽醌和1—1—甲氧基丁烯-甲氧基丁烯-3—3—炔反应生成的炔反应生成的9—(ω—9—(ω—甲氧基丁烯-甲氧基丁烯-3—3—炔基炔基) )蒽醌醇,是一种高感度的光聚合性单体,又兼有光蒽醌醇,是一种高感度的光聚合性单体,又兼有光敏剂的作用,曝光后变成浓褐色的聚合物。
敏剂的作用,曝光后变成浓褐色的聚合物为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 又如由又如由2, 4—2, 4—己二炔-己二炔-1, 6—1, 6—二醇与正己基异氰酸作二醇与正己基异氰酸作用生成的氨基甲酸酯二炔,与聚乙烯吡咯烷酮混合后,经用生成的氨基甲酸酯二炔,与聚乙烯吡咯烷酮混合后,经光照聚合可显示出红黑色,用于彩色复印材料光照聚合可显示出红黑色,用于彩色复印材料为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益((b)预聚物)预聚物① ① 环氧树脂型环氧树脂型 环氧树脂有良好的粘结性和成膜性在环氧预聚物中,每个分子中至环氧树脂有良好的粘结性和成膜性在环氧预聚物中,每个分子中至少有两个环氧基,通过它们与其他不饱和基化合物反应,则可成为光聚合少有两个环氧基,通过它们与其他不饱和基化合物反应,则可成为光聚合性预聚物例如,用双酚性预聚物例如,用双酚A A型环氧树脂与丙烯酸反应,生成环氧树脂的丙烯型环氧树脂与丙烯酸反应,生成环氧树脂的丙烯酸酯(二丙烯酸双酚酸酯(二丙烯酸双酚A A二缩水甘油醚酯)。
二缩水甘油醚酯) 这是一种感光性良好的光固化涂料预聚物,一般与丙烯酸酯类单体并用这是一种感光性良好的光固化涂料预聚物,一般与丙烯酸酯类单体并用 其他各种丙烯酸酯类化合物、二元羧酸类化合物以及各种丙烯酰胺类化其他各种丙烯酸酯类化合物、二元羧酸类化合物以及各种丙烯酰胺类化合物也都可与环氧预聚物反应,生成性能各异的感光性环氧预聚物合物也都可与环氧预聚物反应,生成性能各异的感光性环氧预聚物为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益② ② 不饱和聚酯型不饱和聚酯型 在分子侧基中或分子末端上含有不饱和基的聚酯,是一在分子侧基中或分子末端上含有不饱和基的聚酯,是一类极其重要的感光材料,在印刷制版、涂料等方面均有广泛类极其重要的感光材料,在印刷制版、涂料等方面均有广泛的用途例如,丙烯酸缩水甘油酯和邻苯二甲酸酐的开环共的用途例如,丙烯酸缩水甘油酯和邻苯二甲酸酐的开环共聚酯,是一种涂膜柔韧而有弹性的光固化涂料聚酯,是一种涂膜柔韧而有弹性的光固化涂料为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 由聚乙二醇、顺丁烯二酸酐和甲基丙烯酸缩水甘油酯合由聚乙二醇、顺丁烯二酸酐和甲基丙烯酸缩水甘油酯合成的齐聚物,可用作水显影的高感度感光性树脂凸版。
成的齐聚物,可用作水显影的高感度感光性树脂凸版为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益③ ③ 聚氨酯型聚氨酯型 例如,用甲基丙烯酸例如,用甲基丙烯酸—β——β—羟乙酯、羟乙酯、N—N—羟甲基丙烯酰胺羟甲基丙烯酰胺分别与聚醚型聚氨酯反应,得到的感光性预聚物都可用于分别与聚醚型聚氨酯反应,得到的感光性预聚物都可用于光固化涂料光固化涂料为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益④ ④ 聚乙烯醇型聚乙烯醇型 聚乙烯醇因其结构中含有大量功能性羟基,作为光聚合聚乙烯醇因其结构中含有大量功能性羟基,作为光聚合预聚体而引入不饱和基是很方便的预聚体而引入不饱和基是很方便的 例如,将例如,将N-N-羟甲基丙烯酰胺与羟甲基丙烯酰胺与PVAPVA反应,产物可用于水反应,产物可用于水显影的印刷版显影的印刷版为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益⑤⑤其他其他 含有可反应性基团的聚酰胺、聚丙烯酸、硅酮树脂等都含有可反应性基团的聚酰胺、聚丙烯酸、硅酮树脂等都可与不饱和单体反应,形成感光性预聚体,在印刷制版、涂可与不饱和单体反应,形成感光性预聚体,在印刷制版、涂料、油墨方面均有应用。
料、油墨方面均有应用。