【正文】
。 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 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。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。 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。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)。 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。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。這類單體經(jīng)光照聚合后,通常能形成較堅韌的固化膜,適合于印刷制版和光致抗蝕劑。常用的丙烯酰胺類單體見表。它們大多數(shù)是水溶性的,使用十分方便。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。典型品種見表。當(dāng)它們與其他含不飽和基的高分子混合使用時,能得到各種性能不同的固化膜。表列出的是常用的多官能團(tuán)光聚合單體。一切氣態(tài)的或低沸點的單體都是不適用的。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。 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。 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,在光聚合實際應(yīng)用中,光敏劑的選擇十分重要。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。 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。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。 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。這就是光敏劑被普遍采用的原因。 ( 1)光敏劑 如前所述,雖然許多單體在光照作用下能進(jìn)行直接光聚合,但直接光照合往往要求較短波長的光(較高的光能),聚合速度較低。但在實際應(yīng)用中,光敏聚合更為普遍,更為重要。 在光敏聚合中,也有兩種不同情況,既有光敏劑被光照變成活性種,由此引起聚合反應(yīng)的,也有光敏劑吸收光被激發(fā)后,它的激發(fā)能轉(zhuǎn)移給單體而引起聚合反應(yīng)的。如甲基丙烯酸甲酯在光照作用下的自聚現(xiàn)象是眾所周知的??捎糜谟∷⒅瓢?、復(fù)印材料、電子工業(yè)和以涂膜光固化為目的的紫外線固化油墨、涂料和粘合劑等。 C H2OC HCC H3OC H C H2O Hn+N3CCOOOC HOC H2 C H C H 2CC H3OOC OC O O HN3n疊氮高分子 未加光敏劑 加光敏劑 比感度 感光波長 /nm 比感度 感光波長 /nm 聚乙烯醇肉桂酸酯 260~ 340 聚 (乙酸乙烯 — 3— 疊氮鄰苯二甲酸酯 ) 50 270~ 390 250* 270~ 460 聚 (乙酸乙烯 — 4— 疊氮鄰苯二甲酸酯 ) 220 260~ 380 1100* 270~ 450 聚 (乙酸乙烯 — 3, 4— 二疊氮鄰苯二甲酸酯 ) 100 270~ 390 440* 270~ 460 聚 (乙酸乙烯 — 對 — 疊氮苯甲酸酯 ) 110 270~ 390 3100** 270~ 450 乙酸纖維素 — 3— 疊氮鄰苯二甲酸酯 9 290~ 350 12** 明膠 — 3— 疊氮鄰苯二甲酰胺 9 290~ 370 18** ﹡ 光敏劑: 2— (3— 磺基苯甲酰甲撐 )- 1— 甲基- β — 萘并噻唑啉 ﹡﹡ 光敏劑: 2— 苯甲酰甲撐- 1— 甲基- β — 萘并噻唑啉 疊氮高分子的感度 光聚合型感光性高分子 因光照射在聚合體系上而產(chǎn)生聚合活性種(自由基、離子等)并由此引發(fā)的聚合反應(yīng)稱為光聚合反應(yīng)。這種疊氮樹脂比聚乙烯醇肉桂酸酯的感度還高。這是兩類應(yīng)用廣泛的感光高分子。 光 敏 劑 相對感度 吸收峰值 /nm 感光波長邊值 /nm 空白 320 350 對硝基聯(lián)苯 180 360 380 對硝基苯胺 110 370 400 2, 4— 二硝基苯胺 88 360 400 苦酰胺 400 450 480 2— 氯- 4— 硝基苯胺 290 380 410 2, 6— 二硝基- 4— 硝基苯胺 330 380 410 4, 4’— 四甲基-二胺基苯甲酮 640 380 420 1, 2— 苯并蒽酮 510 420 470 蒽醌 99 320 420 3— 甲基- 1, 3— 二氮雜- 1, 9— 苯并蒽酮 1100 470 490 5— 硝基苊 184 400 450 聚乙烯醇肉桂酸酯的光敏劑 ( b)具有重氮基和疊氮基的高分子 前面已經(jīng)介紹過,芳香族的重氮化合物和疊氮化合物具有感光性。研究發(fā)現(xiàn),加入少量三線態(tài)光敏劑能有效地解決這一問題。 C HC HC H 2nC HC H 2O C O C Hnh v C HC HC H 2O C O C HnC HC H O C OC H C H O C OC HC H 2n+ 這個反應(yīng)在 240~ 350nm的紫外光區(qū)域內(nèi)可有效地進(jìn)行。肉桂酸酯中的羧基可提供孤對電子,并且雙鍵與苯環(huán)有共軛作用,因此能以更長的波長吸收,引起光化學(xué)反應(yīng)。 C H 3 COCOC H 3 + O H C C H OC H COCOC H C H C H n[ ]( 3)重要的帶感光基團(tuán)的高分子 ( a)聚乙烯醇肉桂酸酯及其類似高分子 孤立的烯烴只有吸收短波長( 180~ 210nm)的光才能進(jìn)行反應(yīng),這是因為它只發(fā)生 π→ π*躍遷的緣故。 C H 2 C H C H 2 O O C H 2 C H C H 2OO+ 2 C H C H C O O H對 苯 二 酚 二 縮 水 甘 油 醚肉 桂 酸H O C H C H 2 O O C H 2 C H O HC H 2 O COC H C HC H 2O COC H C HO C N N C OCONHNHCOO C H C H 2 OC H 2O COC H C HO C H 2 C H O[ ] nC H 2COC H C HO 有些不含有感光基團(tuán)的單體通過縮聚反應(yīng)得到的主鏈中含有感光基團(tuán)的高分子也是合成感光性高分子的一條途徑。含有感光基團(tuán)的二元酸,二元醇、二異氰酸酯等單體都可用于這類聚合,并且能較有效地保護(hù)感光基團(tuán)。例如肉桂酸縮水甘油酯和氧化查耳酮環(huán)氧衍生物的開環(huán)聚合都屬此類。因而在這種感光性乙烯基單體的聚合技術(shù)方面,還有許多問題有待解決。因而在這種感光性乙烯基單體的聚合技術(shù)方面,還有許多問題有待解決。例如: C H 2 C HS O 2 N 3A I B NC H 2 C HnS O 2 N 3C H 2OC OC H C HC H 2 C HOC OC H C HA I B NC Hn 在實際聚合時,由于肉桂酰基或重氮基也有一定反應(yīng)活性,所以感光基團(tuán)的保護(hù)存在許多困難。因此,用含有感光基團(tuán)的乙烯基單體聚合制備感光性高分子一直是人們十分感興趣的。但也有一些情況下,單體并不具有感光性基團(tuán),聚合過程中,在高分子骨架中卻新產(chǎn)生出感光基。例如聚甲基乙烯酮與芳香族醛類化合物縮合就能形成性質(zhì)優(yōu)良的感光性高分子。 C H CC H 2O H+ C H C HOC lC HC H 2OC OC H C H[ ] n[ ] nC HC HC H 2nC HC H 2O C O C Hnh v C HC HC H 2O C O C HnC HC H O C OC H C H O C OC HC H 2n+肉桂酰氯與含羥基聚合物的反應(yīng) C H C H C O C 1+O C O C H C HC H2nC O C H C HCC H3C H3O C H2C H C H2OO C O C H C HnC H2CC H3C O O C H2C H2O C O C H C HnC H2C Hn酚 醛 樹 脂環(huán) 氧 樹 脂聚 甲 基 丙 烯酸 羥 乙 酯苯 乙 烯 以上的例子都是將具有感光基團(tuán)的化合物與高分子反應(yīng)制得感光性高分子的。這種方法的典型實例是 1954年由美國柯達(dá)( Kodak)公司開發(fā)的聚乙烯醇肉桂酸酯,它是將聚乙烯醇用肉桂酰氮酯化而成的。下面分別介紹。一種是通過高分子反應(yīng)在聚合物主鏈上接上感光基團(tuán),另一種是通過帶有感光基團(tuán)的單體進(jìn)行聚合反應(yīng)而成。一些有代表性的感光基團(tuán)列于表中。 ( 1)感光基團(tuán)的種類 在有機(jī)化學(xué)中,許多基團(tuán)具有光學(xué)活性,其中以肉桂?;顬橹?。因為在這些材料中,高分子本身不具備光學(xué)活性,而是由小分子的感光化合物在光照下形成活性種,引起高分子化合物的交聯(lián)。如由 6— 疊氮 — 2—(4’— 疊氮苯乙烯基 )苯并咪唑和尼龍類聚合物組成的感光高分子,同樣具有極好的光固化性。因此,聚合物中雙鍵并不是必需的。 二 ( 4 39。 二 疊 氮 芪4 , 4 39。 二 疊 氮 二 苯 甲 酮 4 , 4 39。其光固化反應(yīng)主要是亞氮化合物向雙鍵的加成。 二 磺 酸 鈉N 3S O 3 N aN a O 3 S1 , 5 二 疊 氮 萘 3 , 7 二 磺 酸 鈉N 3( b)溶劑型芳香族雙疊氮類感光高分子 這類雙疊氮化合物以柯達(dá)公司推出的下列品種為代表。 C HN3 C HS O 3 N a S O3 N aN 34 , 4 39。 它們可與水溶性高分子或親水性高分子配合組成感光高分子。 ( a)水溶性芳香族雙疊氮類感光高分子 這是一類較早研究成功的疊氮類感光高分子。 p hN H C p h N H Cp h N H p h N H 2 C+ ++ H C +Np h +C HC HNp hC HC H 芳香族疊氮化合物品種繁多,通過與各種高分子組合,已經(jīng)研制出一大批芳香族疊氮類感光高分子。單線態(tài)亞氮化合物的吸電子性較強(qiáng),易于發(fā)生向雙鍵加成和向 C— H, O— H, N— H等鍵插入的反應(yīng)。 由疊氮化合物經(jīng)光分解形