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功能材料

第九讲感光及导电高分子

91感光性高分子材料简介

感光性高分子是指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。

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。目前开发比较成熟、真正有

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。

911光致抗蚀材料和光致诱蚀材料

所谓光致抗蚀材料,是指高分孑材料经光照

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

★如目前广泛使用的预涂感光版,简称PS版

Presensitisedplate),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)上制成的。晒

印时,树脂著发生光交联反应,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。

光刻胶是微电子技术中细微图形加工的关键材料之

。特别是近年来大规模和超大规模集成电踣的发展

更是大大促进了光刻胶的研究开发和应用。

()聚乙烯醵丙程酸酯

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:

tCH2CHtcH-+tCH2-CH-5

0

CH

HC

[CH-CH2玉

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。

(2)邻重氮醌类化合物

邻重氮醌类化合物吸收光能引起光化学分解反应,

放出氮气,同时经分子重排,形成相应的五员环烯

酮化合物,再水解生成可溶于弱碱液的茚基羧酸衍

生物。

00H

将高分孑化合物与邻重氮醌化合物相混合,或在高

分孑链上通过化学键连接邻重氮酪基团就可得到感光

性树脂,由于它在光化学反应后生成可溶于碱液的酸

衍生物,因此与上述光交联型感光树脂相反,属于正

性感光树脂,通常用的正性光刻胶多属此类。

912光致变色高分子材料

在高分子的例链上引入可逆的变色基团,当受

到光照时,基团的化学结构发生变化使其对可见光

的吸收波长不同,因而产生颜色的变化,在停止光

照后又能回复原来颜色或者用不同波长的光照射能

呈现不同颜色等

如硫代缩氨基脲衍生物与Hg2络合物是化学分析

上应用的灵敏显色剂。在聚丙烯酸类高分孑侧链

引入这种硫代缩氨基脲汞的基团,则在光照时由

发生了氢原子转移的互变异构变化,使颜色由黄红

色变为蓝色。

★光致变色材料用途极其广泛,可制成各种光色护

目镜以防止阳光、电焊弧光、激光等对眼睛的损害,

作为窗玻璃或窗帘的涂层,可以调节室内光线,在军

事上可作为伪装隐蔽色,密写信息材料,以及在国防

上动态图形显示新技术中作为贮存信息等。

光收缩型高分子材料

★将丙烯酸乙酯与双甲

基丙烯)DIPS酯在苯溶液

中以过氧化二碳酸二异丙

酯引发聚合,所得聚合物

类

士时间分钟

的光机械行为

这种光收缩现象是由于这种高分子内僵硬性链

的闭环母体在光照下变为具有较高柔顺性链的部花

青化合物,因而使聚合物链的熵值增加所致,此时

光能可转变为机械能。

814光裂构高分子

高分子主链中引入NO键,由于NO键能很小,

在光照下相对地很快裂解。是解决塑料垃圾问题的有

效途径之

七0-N=R=N-O-CONH-R′-NHCO

0-N=R=Ⅳ·+·OC0-NH-R-NHCo

继续裂解

一般来讲,光裂构高分子主链中含有π电子或未共

用电子对等易于被光激发的电子,即带有N=N

CH=N-

CH=CH

C≡C

NH-NH一,=C=S,=C=NH,=C=0,-S一

-NH

O-等基团