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感光高分子材料
——吉笑天 102410223
感光性高分子是指在吸取了光能后，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。而且这种变化发生后，材料将输出其特有的功能。在光作用下能快速发生化学和物理变化的高分子， 或者通过高分子或小分子上光敏基团所引起的光化学反响〔如聚合、二聚、异构化和光解等〕和相应的物理性质〔如溶解度、颜色和导电性等〕变化而获得的高分子材料。它们吸取了光能之后，导致体系的分子内或分子间产生化学或物理变化：
由液态转变成不溶性固态，称为光固化或光交链：
溶解性起变化称为光交链。
变色或发光，称为光致变色或光致发光。
导电性起变化，称为光导性。
具有催化功能，称为光催化性。
对基材的附着力起变化，称为光敏胶。
高分子链段起降解作用，称为光降解。
感光性高分子材料从初期以快速枯燥、固化为其技术特征，到了八十年月后期成了以光能利用，光化学反响为动身点赋于材料功能化， 从而诞生了微电子工业、光通信工业、医用高分于一系列高科技产业的配套材料。
目前感光性高分子仍以紫外线和电子束为中心，可见光、激光、x 射线、离子束、等离子体为关心能源。其技术包括：印刷、涂复、粘结、蚀刻等；外表加工的材料为纸张、木材、塑科、陶瓷、金属、玻璃、硅片等。近年来其应用领域从印刷包装、木材处理扩展到高科技领域如电子、通信、光学仪器、医用材料等方面。由此而产生了一系列产品：光固涂料、光敏油墨、光致抗蚀剂(又称光刻胶)、光固化胶粘剂、光固化封装材料、光敏填充科、感光制版材料、干膜光致抗蚀卷材、光致变色和光致发光材料„，
感光性高分子在电子工业及微电子工业的应用极广，这主要是光刻胶在制造大规模集成电路被开发和应用以后进展起来的。传统的光刻胶有重铬酸系抗蚀剂、聚乙烯醇肉桂酸酷系抗蚀剂、二叠氮蔡醒系抗蚀剂等，近年来聚亚酞氨系化合物由于其稳定性好，有肯定的强度， 较高感度，保存期长，正得到越来越多的青睐。
感光件高分子体系在光化学反响作用下，从液态转变成固态，以及线型可溶可熔的固态感光性高分子在光作用下转变为体型不溶性的功能，可统称为光固化光固化涂料，又称光敏涂料，是一种利用紫外光能引起涂料树脂分子间的化学聚合反响，从而使液体状的光固化涂料树脂快速固化成膜的特种涂料。光固化涂料不同于其他类型的涂 料品种之根本特征在于它的固化成膜必需经受紫外光线的照耀，在强紫外光线的照耀下 ，光固化涂料可在几秒钟或几分钟 内快速 固化成膜，在日光照耀下也可缓慢地固化成膜 ，但假设没有紫外光线的直接照耀，光固化涂料可在很长的时间内不能固化成膜，涂层将长期
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处 于不同的粘稠状态。
光刻胶又称光致抗蚀剂，是指感光性高分子材料经过紫外光、电子束、准分子激光束、离子束、X 射线等的照耀或辐射后，分子间产生化学、物理变化导致其溶解度发生变化的耐蚀薄情膜材料。光刻： 是指用光敏光刻胶材料和可掌握的曝光将图形转移到一个平面的任 一复制过程，其本质是把临时电路构造复制到以后要进展刻蚀和离子注入的硅片上，这些构造首先以图形形式制作在名为掩模版的石英模版上，然后紫外光透过掩模版把图形转移到硅片外表的光敏薄膜上。
感光性高分子在精细金属加工、标牌刻蚀制作、医疗、生化、光固化粘结、光固化封装等很多领域中正得到日益广泛的应用。
今后它的进展合以下几个趋势：
清洁工艺，“绿色制品”；
综合集合、性能提高。因此在各种组份上将消灭如下变化：
①预聚物和单体，无公害对皮肤和眼睛刺激性很小；阳离子聚合体系的品种向乙烯醚类预聚物进展。
②水性、粉末涂料的相关技术和光固化技术综合集合产生一系列性性能优异、工艺良好、符合环保要求的崭产品。与此相配套的水溶性或可乳化性光敏剂、增感剂、改性剂应运而生。
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感光作用机理：
分子具有三种能量，即转动能、振动能、电子能。在末吸取外界能量时，它处于基态(S0)，分子中的电子处于成键轨道，配对自旋。 分子一旦吸取了光的能量，振动能、转动能虽有增大，但以电子的激发能量增加为最大。
当光引发剂或光增感剂吸取光能后，将分子里的一个电子激发到反成键轨道，即使分子里的电子从低能级上升到高能级，而它的自旋方向不变，这时间引发剂或光增感剂分子处于激发单一态(S1)，基态S(S0)----- S* (S1)激发的单一态(1)处于激发单一态的增感剂分子具有较高的能量，但是它的寿命极短仅有 10-9—10-8 秒左右。
它会很快地把能量放出来，所以通常不能引起化学反响。激发的光引发剂、增感剂分子以发荧光或放热的方式，把它所吸取的能量放出而失去能量复原为基态。
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当被激发到反成键轨道的电子，转变自旋方向，而变为增感剂分子的激发三重态(T1)，这时它的能量虽比处在激发单一态的分子的能量为小,但是它的寿命较长，一般为 10—4 秒左右。
当处于激发三重态的光引发剂或增感剂分子和感光性树脂的分子碰撞时，即发生能量转移作用，把感光性树脂的分子激发到它的三重态。激发的感光性树脂分子相互碰撞，或与别的分子碰撞时，就引起化学反响，转变为其化学和物理性质。某些处于激发三重态的光引发剂或光增感剂分子以放射磷光的方式放出能量，而回复到基态。
感光性高分子材料体系一般组成如下：
感光性高分子材料体系一般组成如下：
感光性树脂(高分子预聚体)——主要成膜材料
活性稀释剂(乙烯基化合物)——次要成膜材料
光引发剂(安眠香或二苯甲酮衍生物)——反响引发剂
光增感剂(叔胺、季铵盐)——反响加速剂
阻聚剂(对羟基苯甲醚等)——贮存稳定剂
添加剂(消泡、流平剂——关心成膜材料
颜料——着色剂
填料——增加、致廉
21 世纪人类社会将进入高度信息化的社会，光与半导体相融台的高技术将引人注 目。高分子材料的光功能特性引起科学界和工业界的兴趣。高分子材料的功能特性主要 有：①化学变换功能(感光树脂、光学粘接剂、光硬化剂等)。②物理变换功能(塑料光纤、光
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盘、非球面透镜、非线性光学聚合物、超导聚合物等)。②医学化学 功能(抗血栓性聚合物、 人工畦器等)。④分别选择功能(微多 L 膜、逆透过膜等) 由此可见，具有光功能的高分子 材料占居多数， 它们的产品在市塌占有的份额很大。像非线性高分子材料这样的尚未 到达 有用化的高分子材料更是为数众多 该材料的通光功能与光的化学、物理变化功能是有很 大差异的。前者的典型代表是光纤和各种透镜。对这些材料不殴要求透亮性强。如要求 光纤材料从可见光到近红外光范围内的透亮性极其严格。标准的塑料光纤 (POF) 是由 PMMA 制成的，具 c—H 基，故不能避开红外吸取。为了提高透亮性而研制羝化物光纤。 用于制作透镜的材料必需具南高范围的折射率和分散特性 这一点，有机高分子材料与无 机玻璃类材料相此，前者处于劣势。塑料材料具有优良的成形性，宜用来生产诸如 外形复 杂的非球面透镜等高性能透镜。 CD 用的透镜，主要是用PMMA 材料制作。制作透镜用的 PMMA 工业材料市塌规模看好 要求它具有优良的耐热性和低的吸水性 其中具有脂环 式构造的塑料市埸将有扩大趋势。产品的薄型化要求具有高折射率的材料。获得优良的 成像性需要承受低双折射率材料。对光盘基板材料的功能也应格外重视，正在乐观开发不 产生双折射的各向同性塑料材料。同时致力于开发具有优良光学特性和折射率分布特性 的塑料。塑料光纤与石英光纤相比．它的传输距离和带宽特性很差。由于 POF 是用高折射 率的PMMA 作芯 t 用低折射率的氟塑料作包层，这种两层构造会引起模分散 它的最大传输速度为 lOMbit／秒，与石英光纤
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的 10Ghit／秒传输速度相比，实在是太小了。上述第 ①种功能是基于光照耀后的高分子材料的重合硬化。开展利用紫外线下瞬时重台的涂料、粘 接剂等争论不容无视。要求光学粘接剂能把尺寸为数 m 的石英光纾周密固定。要求它具 有低收缩性和折射率特性。DRAM 将向大容量化进展，由 4Mbit 进展到 64Mbit、256Mbit 2l 世纪初将到达 1Gbit，需要重视光源和短渡长的光，为此要大力开发高性能感光聚合物。 而现有包装材料大约 80%是聚烯烃，农膜也主要是聚乙烯，用以作地膜和设施农业用膜——温室大棚、小棚等。用以提高土壤温度抑制杂草生长，但使用后很难从地里去除，特别是地膜、太薄，无法回收。假设用光降解材料作农膜和包装材料，废弃后即可被光分解成碎片，当聚合物分子量降到 500 以下时，就简洁受微生物破坏，继而进入自然界的生物循环。西方兴旺国家光降解塑料技术比较成熟，已广泛应用，我国从 80 年月开头进展争论。目前所谓的降解材料大都不过关，达不到要求，只是局部降解，从保护环境角度动身， 光降解材料的争论和应用有重大现实意义和宽阔前景。 光功能高分子材料在整个社会材料对光的透射，可以制成品种繁多的线性光学材料，像一般的安全玻璃、各种透镜、棱镜等。利用高分子材料的光化学反响，可以开发出在电子工业和印刷工业上得到广泛使用的感光树脂、光固化涂料及粘合剂;利用高分子材料的能量转换特性，可制成光导电材料和光致变色材料。光功能高分子材料在环保等领域也有宽阔的应用前景。因此，我们应当大力进展和开发光功能高分子材料的争论和应用。 现在，光功能高分子材料的制备方法我们知道的比较
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少。而且，光功能高分子材料的应用越来越广泛，越来越多。因此， 我们应当大力争论光功能高分子材料的制备，使光功能高分子材料的制备更加简洁便利和有用，使光功能高分子材料得到更加充分的利用， 为我们制造更加奇特的生活和更加光明的将来。我认为光功能高分子材料的制备可以承受在高分子中参加光敏添加剂如羰基化合物、金属络合物、含有芳环构造的物质、卤化物等，也可以承受在高分子中参加一些自然具有光功能的物质或基团等，或者在一些单体中参加一些自然具有光功能的物质或基团然后进展聚合反响生成光功能高分子
物质等。
感光性高分子在多年的进展之后，现在已经拥有很多种类，而且在很多领域已经占有重要的地位，信任在连续争论下还会得到进一步突进。
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