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第六章 感光性高分子 1 概述 感光性高分子是指在吸收了光能后，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。 从广义上讲，按其输出功能，感光性高分子 包括 光导电材料、 光电转换材料、 光能储存材料、 光记录材料、 光致变色材料和光致抗蚀材料等。 ? ?光敏高分子按高分子合成目的不同，可分为： 在侧链或主链上含有光敏官能团的高分子。 由二元或多元光敏官能团构成的交联剂。 在高效光引发剂存在下单体或预聚体发生聚合和交联而生成的高分子。? ? 按应用技术不同可分为： 成像体系 ① 主要用于光加工工艺、非银盐照相、复制、信息记录和显示等方面；光致抗蚀剂是很重要的一类，又称光刻胶，大量用于印刷制版和电子工业的光刻技术中。其工作原理是受光部分发生交联成难溶的硬化膜，经加工成负像（负性胶），或原来不溶性胶受光照后变成可溶性，经加工成正像（正性胶）。常用的光致抗蚀剂有：聚肉桂酸酯型、丙烯酰基型、叠氮型、重氮盐类和邻偶氮醌型等。 ②非图像体系，大量用于光固化涂层、印刷油墨、粘合剂和医用材料等方面。 尤其前两类，由于它们不需用溶剂、无污染以及固化速率快等优点，近年来发展很快，它们主要由树脂或预聚体、交联单体（一般为双或多官能丙烯酸酯类）、光引发剂和颜料或染料组成。 ③其他功能性光敏高分子。 可根据不同用途，通过引入相应功能的光敏官能团而制得，如利用吲哚啉苯并螺吡喃的光异构反应，制备光致变色高分子等。 第六章 感光性高分子 其中开发比较成熟并有实用价值的感光性高分 子材料主要是指光致抗蚀材料和光致诱蚀材料，产 品包括光刻胶、光固化粘合剂、感光油墨、感光涂 料等。 本章中主要光致抗蚀材料和光致诱蚀材料。感 电子束和感X射线高分子在本质上与感光高分子相 似，故略作介绍。光导电材料和光电转换材料归属 于导电高分子一类，本章不作介绍。 第六章 感光性高分子 所谓光致抗蚀，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。而光致诱蚀正相反，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。如目前广泛使用的预涂感光 版，就是将感光材料树脂预先涂敷在亲水性的基材 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，感光部分树脂保留 了下来。反之，晒印时若发生光分解反应，则曝光 部分的树脂分解成可溶解性物质而溶解。 第六章 感光性高分子 作为感光性高分子材料，应具有一些基本的性 能，如对光的敏感性、成像性、显影性、膜的物理 化学性能等。但对不同的用途，要求并不相同。如 作为电子材料及印刷制版材料，对感光高分子的成 像特性要求特别严格；而对粘合剂、油墨和涂料来 说，感光固化速度和涂膜性能等则显得更为重要。 第六章 感光性高分子 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。 第六章 感光性高分子 感光性粘合剂、油墨、涂料是近年来发展较快 的精细化工产品。与普通粘合剂、油墨和涂料等相 比，前者具有固化速度快、涂膜强度高、不易剥 落、印迹清晰等特点，适合于大规模快速生产。尤 其对用其他方法难以操作的场合，感光性粘合剂、 油墨和涂料更有其独特的优点。例如牙齿修补粘合 剂，用光固化方法操作，既安全又卫生，而且快速 便捷，深受患者与医务工作者欢迎。 第六章 感光性高分子 感光性高分子作为功能高分子材料的一个重要 分支，自从1954年由美国柯达公司的Minsk等人开 发的聚乙烯醇肉桂酸酯成功应用于印刷制版以后， 在理论研究和推广应用方面都取得了很大的进展， 应用领域已从电子、印刷、精细化工等领域扩大到 塑料、纤维、医疗、生化和农业等方面，发展之势 方兴未艾。本章将较为详细地介绍光化学反应的基 础知识与感光性高分子的研究成果。 第六章 感光性高分子 2 光化学反应的基础知识 2.1 光的性