感光高分子材料

功能材料中感光高分子在各种领域中得到最广泛的应用。特别是近年来信息科技的不断进步发展使得材料的光物理和光化学性在实际应用上得到更大程度的开发利用。感光高分子有敏感性、成像性、显影性等性能，因此被广泛应用在印刷图像、光刻技术、细微加工、集成电路等方面。感光树脂在塑料、纤维、防护镜、隐形眼镜、涂料和胶黏剂等方面也有着重要地位。对于不同用途，感光材料也就具有不同的特性。如作为集成电路的电子器件材料，要求材料的成像特性更为清晰精确；而对胶黏剂和漆料来说，需要材料具有更快的感光固化速度和更均匀的涂膜性。
光刻胶同样也是固化反应的一种，是指材料经过照射或辐射后，分子链打开，与其他分子链发生偶合作用形成耐蚀刻薄膜材料。这种光不仅仅是紫外光，还可以是电子束、准分子激光束、离子束、X射线等。
采用光敏刻胶材料和可人为操控的曝光度将图形复制到另一平面的过程被称为光刻，光刻根据反应机理包括两种基本工艺类型，一种是光照下形成不可溶物质的负性光刻；另一种是经过光照形成可溶物质的正性光刻。这两种光刻工艺的主要区别是光刻胶种类的不同。因此可根据硅片表面刻蚀的电路图型选择不同类型的光刻胶，实现所需的电路图型。不过光刻所需的溶剂对人体有一定的伤害，研制出方便安全的显影剂还需要不断尝试。
二、感光高分子的分类
根据化学反应的不同，分为光交联型高分子、光分解型高分子、光致变色高分子这三类。光交联型高分子是指在关照下分子链间发生交联耦合反应的感光性高分子。光分解型高分子是在光照下，分子侧链上的有机化合物分解成零散单个分子的高分子。光致变色高分子在光照后化学结构发生变化，结构变化前后吸收可见光波长不同，因此看到的颜色不同，停止光照后材料又变回原来的颜色。[2]
（2）感光材料在电子工业的应用
感光性高分子因其特点而在电子行业得到广泛使用，集成电路主要是由光刻胶的使用得以大批量生产，这提高了生产效率。传统的光刻胶中含有抗蚀剂等物质，其中聚亚酞氨化合物因其具有较高的稳定性和强度，可以长久保存而得到更多的应用。
（3）感光材料在光固化涂料上的应用
感光性高分子在光的作用下发生化学转变，由液态转变成固态，可使可溶易溶的固态感光性材料转变为不可溶的物质，从而改变材料的性能。它的工艺原理是由于紫外光的照射，使得材料内部的分子链发生聚合反应，从而使液态的涂料因缩聚反应转变成固态涂料，达到固化的目的。
2015年杜遥雪发表期刊《工程塑料应用》，对光感透镜的加工工艺进行研究。[7]感光高分子可以采用注射成型、挤出成型、中空成型和压缩成形等方法加工而成。挤出成型是在挤出机中经过中空加热融化，使材料分子链发生化学变化，再经加压使其固化成形。该方法主要应用在管棒、板和薄膜等。注射成型的应用范围最广，几乎所有高分子材料成型均可使用，可以一次成型，该方法适应性强。
[4]尹国华,张海燕,刘旭,程丽华.原甲酸三乙酯的合成与应用[J].山东化工,2015,(第11期)：91、93.
[5]何潇.高分子材料在印刷包装领域中的应用[J].东方文化周刊,2014,(第18期)：1005-9253.
[6].日本三洋化成工业公司开发出新型聚氨酯树脂[J].石油化工,2014,(第4期):378.
感光高分子材料在汽车、印刷等行业取得的很大进展，为解决节能、环保、可持续发展等问题也在推动高分子材料加工装备及技术不断前进。为了更好地加工出新型感光高分子材料，不断研发出先进的技术设备，如注塑吹塑全电动机、轻型材料的超临界流体辅助微孔发泡技术、气体液体辅助注塑技术、复杂制品的吹塑注塑技术和纳米复合加工成型技术。这些设备为感光高分子的加工提供了便利。
参考文献
[1]谢济.感光性高分子的性能评价[U].沈阳师范大学,2014.
[2]秦序，PMMA/PQ感光高分子掺杂硝基苯胺后在全像储存上的特性研究[J]，沧州师范学院学报，2015（第一期）：60-64.
[3]刘志华,张希.表面印迹交替层状组装薄膜[J].高分子学报,2011,(第9期)：950-955.
[7]杜遥雪,周阳,张贤宝,李坚勇,殷小春.LED透镜注射成型工艺稳健性优化分析[J].工程塑料应用,2015,(第7期):1001-3539.
关键词：功能高分子、聚合、光化学、聚氨酯
一、Baidu Nhomakorabea言
随着时代的不断进步发展，人类将进入到更现代化、科技化的时代。为解决节能、环保、可持续发展的问题，高科技产品将被大力开发，功能高分子材料会有更大的应用前景和发展空间。迄今，新型材料不断研发，功能材料在全世界都得到了突破性的进展。由于功能材料是现代科学的基础使得国外很多国家非常重视对新型功能材料的研究，在能源、计算机、通讯、电子、激光等多方面均被广泛使用。因此，功能材料在未来社会发展中会扮演重要的角色。[1]
2103年，李凌云、胡汪焱教授就肉桂酸- -羟乙酯感光树脂的合成做了相应的研究，以硫酸氢钠为催化剂,肉桂酸与乙醇反应合成了肉桂酸乙酯。通过肉桂酸和SOCl2反应形成肉桂酸氯，在乙二醇过量的条件下，以吡啶为溶剂，于较温和的条件下生成肉桂酸- -羟乙酯。肉桂酸酯的合成更丰富了光感材料的化学成分。
2014年，马衍峰和任天瑞教授发表文章《聚羧酸系分散剂的合成及其性能研究》，就甲基丙烯酸和丙烯酸的聚氨酯感光树脂的合成进行探索，并对其性能进行研究。该树脂通过聚醚、异氰酸酯、丙烯酸- -羟乙酯或甲基丙烯酸- -羟乙酯等逐步聚合而成的高分子，是一种具有氨基酸酯官能团的高分子，这种树脂既可以是液体，也可以是固体。其微观化学性质受异氰酸酯的摩尔比的影响，树脂交联固化速度随着树脂分子量和分子中含有光活性集团的增加而加快。因此，为了让丙烯酸聚氨酯高分子具有优良的光固化特性，应合理控制光反应基团和树脂分子量的含量。聚氨酯树脂比其他树脂更具有耐磨性。而且，由于这类产物的强度比其它丙烯酸酯树脂的强度大一些，所以要制成柔软的印制板材必须具有较好的弹性。这一研究使得柔软印制板有了更进一步的发展。
2014年日本三洋科学家对聚氨酯感光树脂的合成进行了开发，开发出新型树脂。聚氨酯树脂是由二元或多元异氰酸酯与多元醇化物相互作用形成的一种高强度且耐磨的高分子材料。每个分子中官能团数目由于原料的不同也不尽相同，可以制成线型结构或体型结构的高聚物。当异氰酸酯和多元醇化物均为二官能团时，即可得到线型结构的高聚物。[6]这种树脂更为柔软且皮膜强度更高。
感光高分子材料加工与应用研究进展
摘要：高分子材料是以高分子化合为基础在当今社会生活中被广泛使用的一种材料。感光高分子材料是材料因光的作用使内部分子或分子间发生物理或化学变化，利用这些变化实现相应的功能。感光材料主要是感光性树脂材料，也就是用于电子部门的光致抗蚀剂。本文介绍了感光高分子的种类，及不同感光材料的加工合成。同时分析感光材料的应用前景和发展趋势。
四、感光高分子材料的应用前景和发展趋势
（1）感光材料在印刷工业的应用
感光性高分子主要应用在印刷业，用光固化的图纸和油墨主要是由感光高分子制成。[5]用感光性高分子制作而成的印刷版材有较高的分辨力度，且只需光照即可完成制作的主要步骤，方便快捷，这一方法已逐步代替传统印制板。PS版若采用酚醛树脂和双叠氮化台物的混合物制作其分辨力比之前的材料有了很大程度上的提高。可见，感光材料在印刷、影印的行业的重要性。
除此之外，根据输出功能分类，包括光导电材料、光记录材料、光电转换材料、光致变色材料、光能储存材料和光致抗蚀材料等[3]。根据物性变化可分为：光致不溶型，即光照后不发生任何化学反应的材料；光致溶解型，光照后部分分解与其他溶剂相溶；光降解型，如垃圾袋、可降解餐盒等。
三、感光高分子材料的加工现状
高分子主要通过小分子链的加聚和缩聚形成大的分子链，分子结构层次多、类型复杂。目前感光性高分子树脂主要有两种，一种是具有橡胶特性的感光高分子。如由聚酯、聚醚及聚氨基甲酸酯组合而成的聚氨酯橡胶，在其加入乙烯基形成预聚物后加入甲基丙烯酸树脂等光引发剂而成的液体树脂。另一种是先制成具有橡胶特性的材料，再加入光引发剂等物质，该种感光性树脂多为固体。随着各行各业的应用需求日趋紧密，近年来，许多国内外的专家学者在感光高分子方向进行探索。[4]
光敏涂料与其他涂料的根本不同之处是必须经过紫外线的照射，只有在紫外线的照射下才可以使其原有体系分解成游离状态，形成固化膜。光固化涂料与传统的自然干燥的涂料相比，可在几秒钟或几分钟内快速结成硬质膜，也可以在日光照射下缓慢地固化成膜。这一材料的出现，提高了能量的利用率，无污染涂抹质量高。
（4）感光材料在光刻胶上的应用