光功能高分子材料ppt课件.ppt
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1、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1954年,美国柯达公司的Minsk等人开发出光功能高分子聚乙烯醇肉桂酸酯,并成功应用于印刷制版应用领域已从电子、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。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概述光敏涂料光致抗蚀剂光致变
2、色高分子材料主要内容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5.1 概述光功能高分子:也称感光性高分子,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。这种变化发生后,材料将输出其特有的功能。1、光功能高分子材料及其分类按作用机理光物理材料光化学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光致抗蚀材料光检测元件、光电子器件、
3、静电复印、激光打印聚合物型光电池按其输出功能,感光性高分子包括研究最成熟,最有实用价值,包括光刻胶、光固化粘合剂、感光油墨、感光涂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2、光化学反应原理光是一种电磁波,在一定波长和频率范围内,它能引起人们的视觉,这部分光称为可见光。广义的光还包括不能为人的肉眼所看见的微波、红外线、紫外线、X 射线和射线等。光具有波粒二相性。微粒性:光有量子化的能量,不连续波动性:有干涉、衍射和偏振等现象,具有波长和频率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
4、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:研究电子激发态的原子、分子的 结构及其物理化学性质的科学。光化学反应:物质由于光的作用引起的化 学反应。Grotthus-Draper定律:只有被分子吸收的 光才可以引起光化学变化。Stark-Einstein定律:一个分子在吸收一个 光子后即生成电子激发态。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激发态的衰减:一个激发到较高能态的分子是不稳定的,除了发生化学反应外,它还将竭力尽快采取不同的方式自动地放出能量,回到基态。(a)电子状态之间的非辐射
5、转变,放出热能;(b)电子状态之间辐射转变,放出荧光或磷光;(c)分子之间的能量传递。(d)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基态分子 激发态分子吸光放出能量激发态分子 生成物激发态分子基态分子 反应或失活能量转
6、移失活失活活性物生成物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3、光化学反应l 光聚合与光交联l 光降解和异构化分子量变大,溶解度降低分子量降低,溶解度增大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(1)光聚合与普通化学法引发的聚合反应相比:引发聚合的活性种的产生方式不同。活性种是由光化学反应产生。光聚合只有在链引发阶段需要吸收光能l 活化能低,易于低温聚合。l 可获得不含引发剂残基的纯的高分子。l 量子效率高。吸收一个光子导
7、致大量单体分子聚合为大分子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能发生光化学反应的条件l 聚合体系中必须有一个组分能吸收某一波长范围的光能l 吸收光能的分子能进一步分解或与其它分子相互作用而生成初级活性种l 过程中所生成的大分子的化学键应是能经受光辐射的关键在于:选择适当能量的光辐射。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引发自由基聚合三种方式:l 光直接激发单体或激发带有发色团的聚合物分子而产生的反应活性种引发聚合。
8、l 光激发分子复合物(大多为电荷转移复合物),由受激发分子复合物解离产生自由基、离子等活性种引发聚合l 光活性分子(光引发剂、光敏剂)引发光聚合。由它们断裂产生的活性种或把能量传递给单体或能够形成引发活性种的其它分子,再引发聚合。苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、烷基乙烯基酮、溴乙烯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(2)光引发剂与光敏剂吸收适当波长及强度的光能,发生光物理过程至其某一激发态,若该激发态能量大于断裂键所需能量,就能产生初级自由基 光引发剂:(PI)*PI*(初级自由基)光 引 发 剂(PI)(PI
9、)*(激 发 态 生 成)by light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近紫外吸收较高,光裂解产率高,光聚合中应用最广安息香、安息香烷基醚及安息香醋酸酯OO H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裂解产物:苯酰基自由基,活性较大,是引发聚合的主要初级自由基 取代苄基自由基,活性低,往往引
10、发二聚 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安息香具有强的分子内氢键,长波吸收峰位置与溶剂极性有关:乙醇中,max330nm,环己烷中时,max=345nm。缺点:容易发生暗聚合,储存稳定性下降。将安息香醚化,破坏分子内氢键,可提高光分解速率。安息香烷基醚断裂是激发单线态裂解,较安息香具有更高的引发聚合反应速率。安息香异丙基醚活性好,使用寿命长。苯乙酮的衍生物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敏剂吸收光能发生光物
11、理过程至它的某一激发态,发生分子内或分子间能量转移,传递至另一分子(单体或引发剂)产生初级自由基。光敏剂本身并不消耗或改变结构,可以看作是光化学反应的催化剂,提高光化学反应的量子效率 光敏剂(PS)by light(PS)*(激发态生成)(PS)*单体或 引发剂初级自 由基 PS(基 态)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常见的光敏剂CONCH3CH3NH3CH3CCO米蚩酮(MK)二苯甲酮(BP)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
12、一想如何来治疗该病人当光源条件给定时,光引发剂和光敏剂发生作用的要求 l 具有合适的吸收光谱(与光源匹配否)和消光系数l 引发量子效率高l 光敏剂、光引发剂及其断裂产物不参与链转移和链终止反应。l 光引发剂和光敏剂应有一定的热稳定性。与反应体系互溶,无毒,无气味以及不使反应产物发黄等特性。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(3)光交联原料:线形高分子或线形高分子与单体产物:不溶性的网状聚合物应用:光固化油墨、印刷制版、光敏涂料、光致抗蚀剂交联反应链聚合非链聚合含双键必须加光敏剂烧伤病人的治疗通常是取烧伤
13、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l 带有不饱和基团的高分子:丙烯酸酯、不饱和聚酯、不饱和聚乙烯醇衍生物、不饱和聚酰胺等l 硫醇与烯烃分子。(加聚反应)l 饱和高分子。(链转移作用,夺氢或卤原子,产生活性中心,或光解断裂产生自由基)(卤代聚合物、含硫高分子)链聚合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非链聚合l 高分子与交联剂(光敏剂重铬酸盐、重氮盐和芳香族叠氮化合物)l 带有可以发生光聚合反应官能团的高分子(、不饱和羰基最为常见。)注意:体
14、系中,光敏剂是必需的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5.2 光敏涂料优点:l 固化速度快l 不需加热,耗能少l 污染少l 便于流水线作业缺点:l 不适合形状复杂物体的涂层l 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敏涂料表面涂料:装饰和保护层光致抗蚀剂:制造印刷电路板光敏涂料体系的组成:l 光敏预聚物l 光引发剂和光敏剂l 稀释剂l 添加剂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
15、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 光敏预聚物l 分子量:1000-5000l 分子链中有一个或多个可供进一步聚合的反应性基团l 固化速率随预聚物分子量、反应性基团数目和粘度的增加而提高l 不饱和聚酯(应用最广)、丙烯酸改性聚氨酯、丙烯酸改性环氧树脂等。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
16、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一、光刻工艺5.3 光致抗蚀剂光刻胶(photoresist):又称光致抗蚀剂,由感光树脂、光敏剂和溶剂三部分组成的对光敏感的混合液体。光刻即光刻腐蚀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1、原理光刻工艺是
17、利用感光性树脂材料作为抗蚀涂层。这类感光树脂在光照(主要是紫外光)时,短时间内即能发生化学反应,使得这类材料的溶解性、熔融性或亲和性在曝光后发生明显的变化,利用这些性能在曝光前后发生的明显差异,只要控制光照的区域就可得到所需要的几何图形保护层。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2、光刻工艺过程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刻过程示意图1.光致抗蚀剂层2.基材3.掩膜烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进
18、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衬底硅光刻SiO2膜光致抗蚀剂掩模版衬底硅紫外光涂光致抗蚀剂曝光显影衬底硅腐蚀衬底硅去胶衬底硅SiO2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l 按照化学反应原理和显影原理,光致抗蚀剂可分为正性和负性两大类。正性:光照使光致抗蚀剂发生光分解或其他反应负性:光聚合或光交联反应l 按曝光光源分类紫外线致抗蚀剂、远紫外线致抗蚀剂、电子束光致抗蚀剂、x射线光致抗蚀剂、离子束光致抗蚀剂。二、光致抗蚀剂烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康
19、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l 对光致抗蚀剂的一般要求:p 容易形成均匀的薄膜;p 对光或射线的灵敏度高;p 形成图像的清晰度或分辨率高;p 显影时应该除去的部分能迅速的溶解掉;p 作为图像的保护膜应具有一定的牢度和强度;p 储存稳定性好;p 具有与细微光刻要求相适应的化学和物理特征。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三、负性光致抗蚀剂(负性胶)1.聚乙烯醇肉桂酸酯光敏剂:N-甲基-2-苯甲酰基-萘并噻唑啉烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康
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