第十三章 感光性高分子材料
感光性高分子共39页文档
感光性高分子
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
4、守业的最好办法就是不断的发展。
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢Байду номын сангаас！
39
5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
功能高分子6
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 持其自旋方向不变，称为激发单线态。按激发能级 的高低，从低到高依次记为S1，S2，S3，…。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（↑↑或↓↓），则自旋量子数之和S＝1，状 态出现多重性，即 2S+l＝3，体系处于三线态，称 为激发三线态，用符号T表示。按照激发能级的高 低，从低到高依次记为T1，T2，T3…(见图6—4)。
当分子轨道里所有电子都配对时（↑↓），自 旋量子数的代数和等于零，则多重态 (2S+1) ＝1。 即呈一条谱线。这种状态称为单线态，用S表示。 基态时的单线态称为基态单线态，记作S0。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，称为基态 三线态，记作T0。
2.4.2 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 两个原子周围的整个轨道(分子轨道)上的。原子轨 道和分子轨道是电子波函数的描述。
例如，两个相等的原子轨道ΦA和ΦB的相互作 用后可形成两个分子轨道：
2.4.3 三线态和单线态
根据鲍里（Pauli）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，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 （2S+1）条谱线，称为多重态。这里，S 是体系内 电子自旋量子数的代数和，自旋量子数可以是+1/2 或 －1/2。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。也就是说，一个电 子的自旋量子数是+1/2（用↑表示），而另一个电 子的自旋量子数是－1/2（用↓表示）。
光交联型感光性高分子(精)
光交联型感光性高分子学校名称：华南农业大学院系名称：材料与能源学院时间：2017年2月27日光交联型感光性高分子是指那些在光的作用下，分子链之间发生交联反应，从而使分子量增大的感光性高分子聚合物。
这些聚合物在光的照射下，首先生成活性中间体，如自由基、氮烯等，然后通过活性中间体相互反应而发生交联，使聚合物由原来的线型分子结构变成网状分子结构，从而溶解性能发生变化。
光交联型感光性高分子材料的组成通常可以有两种：一为带有感光基团的高分子化合物；二为感光性化合物和高分子化合物的混合物。
因而在进行光交联反应中，也存在着两种不同的反应途径。
第一种为带有感光基团的高分子吸收光量子后，活化不饱和链，双键中一个键打开，从而使高分子间彼此相互联结；第二种为感光性化合物在吸收光量子后发生变化形成新的化学键，然后在线型高分子之间产生交联，使图像体系成为网状结构的整体。
典型的光交联型感光性树脂材料有前面讲过的重铬酸盐成像材料、聚乙烯醇肉桂酸酯感光性树脂以及重氮或是叠氮化合物等。
根据其交联方式不同可以分为重铬酸盐类光交联型感光性高分子材料，不饱和基类光交联型感光性高分子材料、重氮或叠氮基类光交联型感光性高分子材料等。
重氮或叠氮化合物见光分解后可以生成自由基，凡是含有两个重（叠）氮基的分子在感光性树脂体系中能作交联剂，使光敏组分在曝光后交联硬化。
例如：这种重氮盐与聚乙烯醇制成的感光胶可作为平版、丝网印刷或是印染业中使用的感光性树脂。
特别是在丝网印刷直接制版中所用的感光胶大部分都是属于这一类型。
这种感光胶具有公害小、暗反应极少等优点，如把氮盐与聚乙烯醇分别配制后存放，则可以长期保存。
叠氮基聚乙烯醇感光高分子的合成以聚乙烯醇(PV A)为基体,用水溶性光敏剂4-叠氮基肉桂醛-2-磺酸钠(ACS)对其改性,获得一种高感度的水溶性感光高分子。
所合成的新型高分子的感光速度明显高于聚乙烯醇-重铬酸胺(ADC)体系.将5%的PV A水溶液、4-叠氮基肉桂醛-2-磺酸钠(简称ACS,实验室合成)的水溶液和稀H2SO4溶液,置于室温反应10～15 h.反应完毕后,用饱和Na2CO3溶液调节pH值为中性,再将反应液缓慢倒入一定量的丙酮中,立刻析出黄色絮状沉淀,过滤并真空干燥得到黄色固体物质.产物可用丙酮多次沉淀精制.ACS的分子式如下:通过活性基团-CHO和PV A中的-OH发生缩醛反应如下:将ACS接于PV A上,在大分子侧链中引入感光性基团-N3,得到具有感光性的大分子。
光敏高分子材料-1
解等反应，高分子材料的溶解性能发生变化—光致抗蚀剂 和光敏涂料。
发生互变异构反应，引起材料吸收波长的变化—光致变色
材料
引起材料尺寸变化—光力学变化材料
3
光致抗蚀（光刻胶），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 抗蚀能力。
CH HOOC Br CH HOOC CH COOH - Br HOOC CH CH COOH hv
Br2+H2O
CH
CH COOH
+ Br
HOOC
COOH CH
17
2） 增感剂 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。
D hv D* D + A*
D* + A
其 他 的 感 光 性 化 合 物 + 高 分 子
重 氮 和 叠 氮 基 化 合 物 + 高 分 子
重 铬 酸 盐 + 高 分 子
感光性高分子分类
26
4.2 重要的感光性高分子
4.2.1高分子化合物＋增感剂
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
A被D增感了或光敏了，故D称为增感剂或光敏剂。 而反过来，D*的能量被A所获取，这种作用称为猝灭， 故A称为猝灭剂。 在上一节的例子中，二苯酮？萘？。
18
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 激发被增感物质。 作为增感剂，必须具备以下的基本条件： （1） 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17 kJ/mol； （2）增感剂三线态必须有足够长的寿命，以完成能 量的传递； （3）增感剂吸收的光谱应与被感物质的吸收光谱一 致，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。 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。
感光性高分子的开发与应用讲解学习
感光性高分子的开发与应用《精细高分子》课程大作业论文题目：感光性高分子的开发与应用学号：1220109227姓名：蒋唯益班级：应化 1212感光性高分子的开发与应用应用化学1212 蒋唯益摘要：感光性高分子作为功能高分子材料的一个重要的分支，从感光性高分子诞生以来，人们为了获得更高感度的材料做了不懈的努力。
在理论研究和推广应用方面都取得了很大的进展，应用领域已经从电子、印刷、精细化工等领域扩大到塑料、纤维、医疗、生化、农业等方面。
本文综述了感光性高分子的开发研究和应用进展，重点阐述了光刻胶的应用，并指出了感光性高分子的发展方向关键词：感光性高分子光刻胶开发和应用1.引言：随着时代的发展，人类将进入一个信息时代。
为了解决生产高速发展以及由此所产生的能源、环境等一系列的问题，更需要用高科技的方法和手段来生产新型的、功能化的产品，以获得各种优良的综合性能。
今年来新型功能材料层出不穷，得到了突破性的进展。
近十年来，功能材料成为材料科学和工程领域中最为活跃的部分。
未来世界需要更多性能优异的功能材料，他们正在渗透到现在生活的各个领域。
其中，感光性高分子发展成了功能高分子中用途最广的一种。
这与感光性高分子作为新材料在各种领域中得到广泛应用有关。
最近不但在成像材料，如照相、复印、印刷、集成电路中获得重要应用，在塑料、纤维、医疗、生物化学、涂料和胶黏剂等方面也都取得了重要地位。
2.1感光高分子的定义感光高分子材料也称为光功能高分子材料，是指在光参量的作用下能够表现出某些特殊物理或者化学性能的高分子材料，是功能高分子材料中的重要一类。
光是一种能量形式，材料吸收光能后，在光能量的作用下会发生化学或物理反应，产生一系列结构和形态上的变化，从而表现出特定功能。
在光作用下能迅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应（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。
功能高分子材料光活性高分子
2020/1/29
5
第一节 感光树脂
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。1954 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。尤其是与计算机配合后，更使印 刷工业向自动化、高速化方向发展。
即使是最简单的叠氮化合物叠氮氢也能直接吸收光 而分解为亚氮化合物和氮。
HN3 hv HN
N2
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。
2020/1/29
24
第一节 感光树脂
hv
RN3
RN + N2
N3 hv
N + N2
2020/1/29
25
第一节 感光树脂
烯
感 性基
醇
光 高和
肉
基 分叠
桂
的 子氮
酸
高
基
酯
分
的
及
子
高
类
分
似
子
聚
合
物
其
重
重
他
氮
铬
的
和
酸感叠Fra bibliotek盐光
氮
+
性
基
高
化
化
分
合
合
子
物
物
+
+
高
高
分
分
子
子
2020/1/29
图1 感光性高分子分类
光交联型感光性高分子.
THANKS!!!
重氮或是叠氮化合物典型的光交联型感光性树脂材料典型的光交联型感光性树脂材料重铬酸盐类光交联型感光性高分子材料不饱和基类光交联型感光性高分子材料重氮或叠氮基类光交联型感光性高分子材料交联方式分类交联方式分类重氮或叠氮化合物见光分解后可以生成自由基凡是含有两个重叠氮基的分子在感光性树脂体系中能作交联剂使光敏组分在曝光后交联硬化
后交联硬化。例如：
重氮或叠氮基光分解引起的交联
这种重氮盐与聚乙烯醇制成的感光胶可作为平版、 丝网印刷或是印
染业中使用的感光性树脂。 特别是在丝网印刷直接制版中所用的感光胶
大部分都是属于这一类型。 这种感光胶具有公害小 、 暗反应极少等优
点 ， 如把氮盐与聚乙烯醇分别配制后存放 ， 则可以长期保存。
典型的光交联型感光性树脂材料 A.重铬酸盐成像材料 B.聚乙烯醇肉桂酸酯感光性树脂 C.重氮或是叠氮化合物
交联方式分类
重铬酸盐类光交联型感光性高分子材料 不饱和基类光交联型感光性高分子材料 重氮或叠氮基类光交联型感光性高分子材料
重氮或叠氮基光分解引起的交联
重氮或叠氮化合物见光分解后可以生成自由基 ， 凡是含有两个重 （叠） 氮基的分子在感光性树脂体系中能作交联剂，使光敏组分在曝光
感光性高分子体系在光化学反应作用下，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，可统称为光固化或光交联。 光固化功能在光敏黏合剂、光敏涂料、光敏油墨以及负 性光刻胶等方面有重要的用途。
光固化优点
1.可在常温或略高于室温下进行，对于高温下易变质材料（如木制品、 纸制品、皮革制品及电子元件等等）的包装或涂饰是有效的。 2.对于无溶剂的光固化涂层几乎接近100％转化成膜，减少溶剂对大 气的污染。 3.固化速度快，生产效率高，占地面积少。 4.固化装置简单，节能。
精品课程《功能材料》第九讲 感光及导电高分子
9.1.1 光致抗蚀材料和光致诱蚀材料
所谓光致抗蚀材料，是指高分子材料经光照 辐射后，分子结构从线型可溶性的转变为网状不 可溶的，从而产生了对溶剂的抗蚀能力。而光致 诱蚀材料正相反，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。
编辑ppt
★ 如目前广泛使用的预涂感光版，简称PS版 (Presensitised Plate），就是将感光材料树脂预先 涂敷在亲水性的基材(如阳极氧化铝板)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，感光部分的树脂留了下来。这种属版 称为负片型。而晒印时若发生光分解反应，则溶剂将 曝光分解部分的树脂溶解而称为正片型。
材料（ρ ＜ 1 07 Ω · cm）、高导电材料（ρ≈1 0-3
Ω · cm）等，根据导电填料的不同，可划分为碳系
（炭黑石墨等）、金属系（各种金属粉、纤维、片
等）等。
编辑ppt
* 应用
近年来复合型导电高分子材料的增长速度很快， 可广泛用作防静电材料、导电涂料、制作电路板、 压敏元件、感温元件、电磁被屏蔽材料、半导体薄 膜等。
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 ，更是大大促进了光刻胶的研究开发和应用。
编辑ppt
(1) 聚乙烯酵肉桂酸酯 聚乙烯醇肉桂酸酯是典型的交联型感光树脂，因为
肉桂酰基在紫外光作用下发生二聚反应，生成不溶性 的产物：
这种感光性高分子己广泛用作光致抗蚀剂(光刻版)， 目前最好的光刻胶之一KPR、TPR均属此类，已大量 应用于半导体集成电路的研制。
编辑ppt
★ 除上述电解质外，聚环氧乙烷（PEO）与某些碱 金属盐如CsS、NaI等形成的络合物也具有离子导电 性，且电导率比一般的高分子电解质要高(σ＝10-2 ~10-3 S／m)。这类络合物常被称为快离子导体，可 作为固体电池的电解质隔膜，可反复充电。
光功能高分子材料ppt课件
5.2 光敏涂料
优点： 固化速度快 不需加热，耗能少 污染少 便于流水线作业 缺点： 不适合形状复杂物体的涂层 价格高
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
光 表面涂料：装饰和保护层 敏 涂 料 光致抗蚀剂：制造印刷电路板 光敏涂料体系的组成：
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
主 要 内 容
概述 光敏涂料 光致抗蚀剂 光致变色高分子材料 光导电高分子材料
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
光化学反应过程： 1. 激发过程：分子吸收光能，电子从基 态向高能级跃迁，成为激发态。 2. 化学反应：激发态分子向其它分子转 移能量或产生各种活性中间体而发生化 学反应。
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
by l i ght
光引发剂（PI）
（PI）*（激发态生成）﹠
光功能高分子材料综述
常州轻工职业技术学院毕业论文课题名称：感光高分子材料系别：轻工工程系专业：__ 高分子材料加工技术__ _班级：10工艺试点学生姓名：刘振杰指导教师：卜建新感光高分子材料【摘要】本文主要介绍了感光高分子的发展简史以及感光高分子的分类和在日常生活中、工业中的应用，主要研究重氮树脂型光敏材料、自组装型超薄胶印版、化学增幅与无显影光刻胶及刻蚀技术，和当今感光高分子的主要研制课题。
【关键词】感光高分子感光聚合物光致变色高分子一、简介随着现代科学技术的发展，感光高分子材料越来越受到重视。
所谓感光高分子材料就是对光具有传输、吸收、存储和转换等功能的高分子材料。
二、研究方向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。
高分子材料的感光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分离选择功能(微多 L膜、逆透过膜等) 由此可见，具有感光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达到实用化的高分子材料更是为数众多该材料的通感光与光的化学、物理变化功能是有很大差别的。
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明性强。
如要求、光纤材料从可见光到近红外光范围内的透明性极其严格。
标准的塑料光纤(POF)是由PMMA制成的，具c—H 基，故不能避免红外吸收。
为了提高透明性而研制羝化物光纤。
用于制作透镜的材料必须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，者处于劣势。
塑料材料具有优良的成形性，宜用来生产诸如形状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结构的塑料市埸将有扩大趋势。