感光性高分子ppt

1、1感光性高分子感光性高分子21 1 概述概述 吸收了光能后，能在分子内或分子间产生化学、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。物理变化的一类功能高分子材料。如：如：光导电材料、光电转换材料、光能储存材料、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光记录材料、光致变色材料和光致抗蚀材料。3目前开发成熟：目前开发成熟：光致抗蚀材料、光致诱蚀材料光致抗蚀材料、光致诱蚀材料产品：产品：光刻胶、光固化粘合剂、感光油墨、感光涂料光刻胶、光固化粘合剂、感光油墨、感光涂料 光导电材料和光电转换材料光导电材料和光电转换材料属导电高分子，本章不

2、介绍属导电高分子，本章不介绍。4光致抗蚀光致抗蚀材料经光照后，分子结构从线型可溶材料经光照后，分子结构从线型可溶性转变为性转变为网状不可溶性网状不可溶性，产生了对溶剂的抗蚀能，产生了对溶剂的抗蚀能力。力。光致诱蚀光致诱蚀材料受光照辐射后，感光部分发生材料受光照辐射后，感光部分发生光光分解分解反应，从而变为可溶性。反应，从而变为可溶性。如目前广泛使用的如目前广泛使用的预涂感光版预涂感光版。5 光刻胶光刻胶是是微电子技术微电子技术中细微图形加工的关键材料之一。促中细微图形加工的关键材料之一。促进了大规模和超大规模集成电路的发展。进了大规模和超大规模集成电路的发展。 67 与传统的与传统的制版工业制

3、版工业相比，用光刻胶制版，具有速度相比，用光刻胶制版，具有速度快、重量轻、图案清晰等优点。使印刷工业向自动快、重量轻、图案清晰等优点。使印刷工业向自动化、高速化。化、高速化。8牙齿修补粘合剂牙齿修补粘合剂，用光固化方法操作，安全又卫生。，用光固化方法操作，安全又卫生。9感光油墨感光油墨10纸箱纸箱UV上光油上光油11（1 1）根据光反应的类型）根据光反应的类型 光交联型，光聚合型，光分解型等。光交联型，光聚合型，光分解型等。（2 2）根据感光基团的种类）根据感光基团的种类 重氮型，叠氮型，肉桂酰型，丙烯酸酯型等。重氮型，叠氮型，肉桂酰型，丙烯酸酯型等。（3 3）根据物理变化）根据物理变化 光致

4、不溶型，光致溶化型，光降解型，光导光致不溶型，光致溶化型，光降解型，光导电型，光致变色型等。电型，光致变色型等。2 感光性高分子材料感光性高分子材料2.1 感光性高分子的分类感光性高分子的分类12（4 4）根据骨架聚合物种类）根据骨架聚合物种类 PVAPVA系，聚酯系，尼龙系，丙烯酸酯系，环氧系，聚酯系，尼龙系，丙烯酸酯系，环氧系，氨基甲酸酯（聚氨酯）系等。系，氨基甲酸酯（聚氨酯）系等。（5 5）根据聚合物的形态和组成）根据聚合物的形态和组成 感光性化合物（增感剂）感光性化合物（增感剂）+ + 高分子型，带感光高分子型，带感光基团的聚合物型，光聚合型等。基团的聚合物型，光聚合型等。 13 感光

5、性高分子 光聚合型带感光基团的聚合物感光化合物 + 高分子型感电子束和X射线的高分子光聚合性单体 +高分子化合物单独光聚合物其他带感光基的高分子光降解性高分子带重氮基和叠氮基的高分子聚乙烯醇肉桂酸酯及类似聚合物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142.2 重要的感光性高分子重要的感光性高分子2.2.1 高分子化合物增感剂高分子化合物增感剂由高分子化合物与增感剂混合而成。由高分子化合物与增感剂混合而成。15（1）重铬酸盐）重铬酸盐 亲水性高分子亲水性高分子反应机理：反应机理： 首先，价铬吸收光后还原成三价铬。首先，价铬吸收光后还原成三价铬。CH2 H2CH

6、OH+ CrhvCOCH2+ Cr +VI16 然后，三价铬与具有酮结构的然后，三价铬与具有酮结构的PVAPVA配位形成交配位形成交联固化结构。联固化结构。COCH2+COCH2COCH2OOCrIIICrIIICCH2CCH217（2）芳香族重氮化合物）芳香族重氮化合物 高分子高分子 有自由基和离子两种形式：有自由基和离子两种形式： RN2+X-hv-N2XRR+ X-()()18已已实用的芳香族重氮化合物：实用的芳香族重氮化合物：双重氮盐双重氮盐 十十 聚乙烯醇感光树脂聚乙烯醇感光树脂19ClN2N2Cl+2N2+2ClCH2CHOHClO+nCH2CHn+ HClOCH2CHn+ HCl

7、 +RROCH2CHnOCH2CHnRRRRRR20（3）芳香族叠氮化合物）芳香族叠氮化合物 十十 高分子高分子 叠氮基具光学活的，能直接吸收光叠氮基具光学活的，能直接吸收光而分解为亚氮化合物和氮。而分解为亚氮化合物和氮。 +RN3hvRNN2N3hv+ N2N21 芳香族叠氮化合物品种繁多，芳香族叠氮化合物品种繁多， 按其使用形式可分成两大类。按其使用形式可分成两大类。（a）水溶性芳香族双叠氮类感光高分子）水溶性芳香族双叠氮类感光高分子 22 可与水溶性高分子或亲水性高分子配合组成感光高分子。可与水溶性高分子或亲水性高分子配合组成感光高分子。常用的高分子有：聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰

8、常用的高分子有：聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、甲基纤维素、乙烯醇胺、甲基纤维素、乙烯醇马来酸酐共聚物、乙烯醇马来酸酐共聚物、乙烯醇丙烯酰胺共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯酯等。丙烯酰胺共聚物、聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯酯等。CHN3CHSO3NaSO3NaN34, 4-二叠氮芪 -2, 2- 二磺酸钠N3SO3NaNaO3S1, 5-二叠氮萘 -3, 7-二磺酸钠N323（b）溶剂型芳香族双叠氮类感光高分子）溶剂型芳香族双叠氮类感光高分子以柯达公司推出的下列品种为代表以柯达公司推出的下列品种为代表CHCHN3N3CHCHCON3CHO4,4-二叠氮二苯甲酮4,4-二叠氮二苯基甲烷4,

9、4-二叠氮芪4,4-二叠氮苄叉丙酮4,4-二（4-叠氮苄叉）环己酮CHCHCHN3N3N3CON3N3CH2N3N324光固化反应主要是亚氮化合物向双键的加成光固化反应主要是亚氮化合物向双键的加成CHN3N3CHO+CHCHCH2CH2CHCHCH2CH2hv-2N2CHNCHOCHCHCH2CH2NCHCHCH2CH2252.2.2 具有感光基团的高分子具有感光基团的高分子 26（1）感光基团的种类）感光基团的种类CCHOOCH表表65 重要的感光基团重要的感光基团基团名称基团名称结结 构构 式式吸收波长吸收波长 /nm烯基烯基200肉桂酰基肉桂酰基300CC27肉桂叉乙酰基肉桂叉乙酰基30

10、0400苄叉苯乙酮基苄叉苯乙酮基250400苯乙烯基吡啶基苯乙烯基吡啶基视视R而定而定-苯基马来酰亚胺基苯基马来酰亚胺基200400叠氮基叠氮基260470重氮基重氮基300400CCHOOCHCHCHCCHOCH或CCHOCHCHCHN+CHNCOCCON3SO3N3,N2+28（2）具有感光基团的高分子的合成方法）具有感光基团的高分子的合成方法1.在聚合物主链上接枝上感光基团；在聚合物主链上接枝上感光基团；2.把带有感光基团的单体进行聚合。把带有感光基团的单体进行聚合。29 (a)接枝反应法接枝反应法:19541954年美国年美国KodakKodak公司开发的聚乙烯醇肉桂酸酯。公司开发的聚

11、乙烯醇肉桂酸酯。CHCCH2OH+CHCHOClCHCH2OCOCHCHnn30CHCHCH2nCHCH2OCOCHnhvCHCHCH2OCOCHnCHCHOCOCHCHOCOCHCH2n+受光照形成丁烷环而交联受光照形成丁烷环而交联31肉桂酰氯与含羟基聚合物反应肉桂酰氯与含羟基聚合物反应CHCHCOC1+OCOCHCHCH2nCOCHCHCCH3CH3OCH2CHCH2OOCOCHCHnCH2CCH3COOCH2CH2OCOCHCHnCH2CHn酚醛树脂环氧树脂聚甲基丙烯酸羟乙酯苯乙烯32在某些情况下，与高分子反应的化合物本身并不具在某些情况下，与高分子反应的化合物本身并不具备感光基团，但在

12、反应过程中却能产生出感光基团备感光基团，但在反应过程中却能产生出感光基团的结构。的结构。例如聚甲基乙烯酮与芳香族醛类化合物缩合就能形例如聚甲基乙烯酮与芳香族醛类化合物缩合就能形成性质优良的感光性高分子。成性质优良的感光性高分子。CH2CHC OCH3n+CHORCH2CHC OCH CHnR+H2O33 乙烯类单体乙烯类单体 CH2CHSO2N3AIBNCH2CHnSO2N3（b）感光性单体聚合法）感光性单体聚合法CH2OCOCHCHCH2CHOCOCHCHAIBNCHn34 开环聚合单体开环聚合单体聚合功能基的是环氧基，通过离子型开环聚合制备聚合功能基的是环氧基，通过离子型开环聚合制备高分子，同时又能有效地保护感光基团。高分子，同时又能有效地保护感光基团。例如肉桂酸缩水甘油酯和氧化查耳酮环氧衍生物。例如肉桂酸缩水甘油酯和氧化查耳酮环氧衍生物。35CH2CHOCH2OCCHOCHOCH2CHCH2OCCHCHnOCH2CHCH2OOCOCHCHOCH2CHCH2OCOCHC