【正文】
。 類 別 感光波長 /nm 化合物例 羰基化合物 360~ 420 安息香及基醚類;稠環(huán)醌類 偶氮化合物 340~ 400 偶氮二異丁腈;重氮化合物 有機(jī)硫化物 280~ 400 硫醇;烷基二硫化物 氧化還原體系 - 鐵 (II)/過氧化氫 鹵化物 300~ 400 鹵化銀;溴化汞;四氯化碳 色素類 400~ 700 四溴螢光素 /胺;核黃素;花菁色素 有機(jī)金屬化合物 300~ 450 烷基金屬類 金屬羰基類 360~ 400 羰基錳 金屬氧化物 300~ 380 氧化鋅 重要的光聚合體系光敏劑 幾類重要的光敏劑的光分解機(jī)理如下: 有機(jī)羰基化合物,例如聯(lián)乙酰、安息香及其醚類是最重要的光敏劑,它們是按下列反應(yīng)進(jìn)行光分解而產(chǎn)生自由基的。 h γC H3 C C C H 3O O2 C H 3 CO聯(lián) 乙 酰 h γC H CO R OC HO R+ CO安 息 香 醚 h γC H3 C C C H 3O O2 C H 3 CO聯(lián) 乙 酰 h γC HC C HO R+ CO安 息 香 醚 所產(chǎn)生的兩種自由基都有引發(fā)活性。安息香醚類分子中的取代基 R一般為不同長度的烷基、羥烷基等,例如安息香甲醚、安息香乙醚都是常用的光敏劑。 偶氮二異丁腈 (AIBN)常用作熱聚合引發(fā)劑,但它吸收光能后也可分解產(chǎn)生自由基。 C H 3 CC H 3C H 3N N C C H 3C H 3C N2 C H 3 CC H 3C N+ N 2 在光固化涂料應(yīng)用方面,二苯甲酮類光敏劑也是較重要的。但二苯甲酮單獨(dú)應(yīng)用時(shí)無效,必須與含有活潑氫的化合物并用,如脂肪胺。固化速度隨胺的烷基碳原子數(shù)增大而增大,研究認(rèn)為,這種光固化機(jī)理是由于形成 α — 氨基自由基引起的。 CO+ ( C H 3 C H 2 ) 3 NCO H+ +NC H 3 C H 2C H 3 C H 2C H C H 3 米蚩酮是二苯甲酮的衍生物,它在 365 nm 和 254 nm波長處有非常高的光吸收率(為二苯甲酮的 400倍),因此常作為二苯甲類化合物的代表。 米蚩酮的結(jié)構(gòu)式如下: 具有光聚合引發(fā)能力的光敏劑很多,光分解機(jī)理各不相同,因此,在光聚合實(shí)際應(yīng)用中,光敏劑的選擇十分重要。其中,最重要的條件是對(duì)熱要穩(wěn)定,不會(huì)發(fā)生暗反應(yīng),其次是聚合的量子效率要盡可能高,否則,不易形成高相對(duì)分子質(zhì)量產(chǎn)物。 N CC H 3C H 3ONC H 3C H 3( 2)光聚合體系 光聚合體系可分為單純光聚合體系和光聚合單體+高分子體系兩類。以單體和光敏劑組成的單純光聚合體系由于在聚合時(shí)易發(fā)生體積收縮的情況,且一般得不到足夠的感度和性能良好的薄膜,因此較少使用。將有良好成膜性并含有可反應(yīng)官能團(tuán)的預(yù)聚物與光聚合單體混合使用,可明顯提高光固化的感度,得到預(yù)期效果的薄膜。 ( a)光聚合單體 由于光聚合型感光材料是在操作中經(jīng)光照固化的,因此,適用于該體系的單體必須滿足一個(gè)基本前提,即在常溫下必須是不易揮發(fā)的。一切氣態(tài)的或低沸點(diǎn)的單體都是不適用的。含丙烯酸酯基和丙烯酰胺基的雙官能團(tuán)單體容易與其他化合物反應(yīng),而且聚合物的性質(zhì)也較好,因此是用得最多的光聚合單體。表列出的是常用的多官能團(tuán)光聚合單體。 ① 多元醇的丙烯酸酯 這類單體是光聚合單體的典型代表,它們都是沸點(diǎn)>200℃ 的高沸點(diǎn)液體,很容易發(fā)生光聚合,形成的固化膜性能優(yōu)良。當(dāng)它們與其他含不飽和基的高分子混合使用時(shí),能得到各種性能不同的固化膜。因此是感光樹脂凸版,紫外光固化油墨、涂料等的不可缺少的光聚合單體。典型品種見表。 名 稱 結(jié) 構(gòu) 式 相對(duì)分子質(zhì)量 乙二醇二丙烯酸酯 170 二乙二醇二丙烯酸酯 241 三乙二醇二丙烯酸酯 258 聚乙二醇二丙烯酸酯 聚乙二醇二甲基丙烯酸酯 聚丙二醇二丙烯酸酯 聚丙二醇二甲基丙烯酸酯 C H 2 C H C O O C H 2 C H 2 O C O C H C H 2C H 2 C H C O O ( C H 2 C H 2 O ) 2 C O C H C H 2C H 2 C H C O O ( C H 2 C H 2 O ) 3 C O C H C H 2C H 2 C H C O O ( C H 2 C H 2 O ) n C O C H C H 2C H 2 C C O O ( C H 2 C H 2 O ) n C O C C H 2C H 3 C H 3C H 2 C H C O O ( C H 2 C H O ) n C O C H C H 2C H 3C H 2 C H 2C H 3C C O O ( C H 2 C H O ) n C O CC H 3 C H 3常用的多官能團(tuán)光聚合單體 丁二醇二丙烯酸酯 198 丁二醇二甲基二丙烯酸酯 226 新戊二醇二丙烯酸酯 212 1,6己二醇二丙烯酸酯 226 1,6己二醇二甲基丙烯酸酯 254 季戊四醇二丙烯酸酯 244 季戊四醇三丙烯酸酯 298 三羥甲基丙烷三丙烯酸酯 296 三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 338 C H 2 C H C O O ( C H 2 ) 4 O C O C H C H 2C H 2 C C O O ( C H 2 ) 4 O C O CC H 3C H 3C H 2C H 2 C C O O C H 2 C ( C H 3 ) 2 C H 2 O C O C H C H 2C H 2 C H C O O ( C H 2 ) 6 O C O C H C H 2C H 2 C C O O ( C H 2 ) 6 O C O C C H 2C H 3 C H 3( C H 2 C H C O O C H 2 ) 2 C ( C H 2 O H ) 2( C H 2 C H C O O C H 2 ) 3 C C H 2 O H( C H 2 C H C O O C H 2 ) 3 C C 2 H 5[ C H 2 C ( C H 3 ) C O O C H 2 ] 3 C C 2 H 5② 氨基甲酸酯型丙烯酸酯 將氨基甲酸酯引入丙烯酸酯,可用于制備彈性很高的光固化膜。如用 2, 4— 二異氰酸甲苯與甲基丙烯酸 — β — 羥乙酯反應(yīng): 氨基甲酸酯型丙烯酸酯聚合的產(chǎn)物既保持了聚丙烯酸酯的優(yōu)良性質(zhì),又富有聚氨酯的彈性,是一種品質(zhì)較高的涂料原料。 C H 3N C ON C O+ 2 C H 2 CC H 3C O O C H 2 C H 2 O HC H 3N H C O O C H 2 C H 2 O C O CN H C O O O C H 2 C H 2 O C O CC H 3C H 2C H 3C H 2名 稱 結(jié) 構(gòu) 式 N— 丙烯酰羥乙基馬來酰亞胺 N, N— 雙 (β — 丙烯酰氧乙基 )苯胺 己內(nèi)酰胺、丁二胺縮合物的雙丙烯酰胺 六氫- 1, 3, 5— 三丙烯基- 5— 三吖嗪 C HC HC OC ON C H 2 C H 2 O C O C H C H 2③ 丙烯酰胺 丙烯酰胺類單體較易進(jìn)行光聚合。它們大多數(shù)是水溶性的,使用十分方便。此外,它們極易與含有酰胺基的聚合物混合。常用的丙烯酰胺類單體見表。 N ( C H 2 C H 2 O C O C H C H 2 ) 2C H 2 C H C O N H ( C H 2 ) 4 N H C O ( C H 2 ) 5 N H C O C H C H 2C H 2 C H C O N NC H 2 C H 2C H 2NC O C H C H 2C O C H C H 2④ 多元羧酸的不飽和酯 用甲基丙烯酸 β 羥乙酯或烯丙醇酯化苯二甲酸、偏苯三酸、均苯四酸等,可得到多官能團(tuán)的不飽和酯。這類單體經(jīng)光照聚合后,通常能形成較堅(jiān)韌的固化膜,適合于印刷制版和光致抗蝕劑。典型品種如下: C O O C H 2 C H 2 O C O ( C H 3 ) CC O O C H 2 C H 2 O C O ( C H 3 ) C C H 2C H 2C H 2 C H C H 2 O C O C O O C H2 C HC O O HC H 2C H 2 C ( C H3 ) C O O C O O C H 2 C H C H 2 O C O C ( C H 3 ) C H 2O H⑤ 具有炔類不飽和基的單體 分子中含有三鍵的炔類單體,在光照聚合時(shí),所生成的產(chǎn)物帶有很深的顏色,因此可用作復(fù)印材料。如由蒽醌和1— 甲氧基丁烯- 3— 炔反應(yīng)生成的 9— (ω — 甲氧基丁烯-3— 炔基 )蒽醌醇,是一種高感度的光聚合性單體,又兼有光敏劑的作用,曝光后變成濃褐色的聚合物。 OO CH O C H C H O C H3OC+ C H C H C H O C H 3C 又如由 2, 4— 己二炔- 1, 6— 二醇與正己基異氰酸作用生成的氨基甲酸酯二炔,與聚乙烯吡咯烷酮混合后,經(jīng)光照聚合可顯示出紅黑色,用于彩色復(fù)印材料。 H O C H 2 C C C H 2 O H + 2 C H 3 ( C H 2 ) 5 N C OCCC H 3 ( C H 2 ) 5 N H C O O C H 2 C C C H 2 O C O N H ( C H 2 ) 5 C H 3CC( b)預(yù)聚物 ① 環(huán)氧樹脂型 環(huán)氧樹脂有良好的粘結(jié)性和成膜性。在環(huán)氧預(yù)聚物中,每個(gè)分子中至少有兩個(gè)環(huán)氧基,通過它們與其他不飽和基化合物反應(yīng),則可成為光聚合性預(yù)聚物。例如,用雙酚 A型環(huán)氧樹脂與丙烯酸反應(yīng),生成環(huán)氧樹脂的丙烯酸酯(二丙烯酸雙酚 A二縮水甘油醚酯)。 這是一種感光性良好的光固化涂料預(yù)聚物,一般與丙烯酸酯類單體并用。 其他各種丙烯酸酯類化合物、二元羧酸類化合物以及各種丙烯酰胺類化合物也都可與環(huán)氧預(yù)聚物反應(yīng),生成性能各異的感光性環(huán)氧預(yù)聚物。 C H 2 C H 2 C H C H 2 OOCC H 3C H 3O C H 2 C H C H 2O+ 2 C H 2 C H C O O HC H 2 C H C O O C H 2 C H C H 2 O O CC H 3C H 3OO HC H 2 C H C H 2 O C O C H C H 2O H② 不飽和聚酯型 在分子側(cè)基中或分子末端上含有不飽和基的聚酯,是一類極其重要的感光材料,在印刷制版、涂料等方面均有廣泛的用途。例如,丙烯酸縮水甘油酯和鄰苯二甲酸酐的開環(huán)共聚酯,是一種涂膜柔韌而有彈性的光固化涂料。 CCOOO+ C H 2C H 2 O C O C H C H 2OO C C O O C H 2 C H OC H 2O C O C H C H 2n 由聚乙二醇、順丁烯二酸酐和甲基丙烯酸縮水甘油酯合成的齊聚物,可用作水顯影的高感度感光性樹脂凸版。 C H 2 C H 2 Om+ O CC H C H COO+ C H2C H C H 2 O C O CC H 3OC H 2C H 2 C H 2 O C O C H C H C O O C H 2 C H O C O CO HC H 3C H 2n③ 聚氨酯型 例如,用甲基丙烯酸 — β — 羥乙酯、 N— 羥甲基丙烯酰胺分別與聚醚型聚氨酯反應(yīng),得到的感光性預(yù)聚物都可用于光固化涂料。 O C O N H N H C O OC H 3C H 2 C H 2 O C H 2mO C O N H N H C O OC H 3C H 2 C H 2 O C H 2mC H 2 O C O CC H 3C H 2N H C O C H C H 2④ 聚乙烯醇型 聚乙烯醇因其結(jié)構(gòu)中含有大量功能性羥基,作為光聚合預(yù)聚體而引入不飽和基是很方便的。 例如,將 N羥甲基丙烯酰胺與 PVA反應(yīng),產(chǎn)物可用于水顯影的印刷版。 C H 2 C HO Hn+ C H 2 C HC O N H C H 2 O HC H 2 C H C H 2 C HnO C H 2 N H C O C H C H 2 O H⑤ 其他 含有可反應(yīng)性基團(tuán)的聚酰胺、聚丙烯酸、硅酮樹脂等都可與不飽和單體反應(yīng),形成感光性預(yù)聚體,在印刷制版、涂料、油墨方面均有應(yīng)用。