光敏高分子材料

光敏高分子材料葉青080712120長春理工大學(xué)130022摘要：光敏高分子材料是光化學(xué)和光物理科學(xué)的重要組成部分，在光或射線作用下能迅速發(fā)生化學(xué)變化或物理變化的高分子材料。近年來發(fā)展迅速，并在各個領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用，本文簡述了光敏高分子材料的概述、分類及光致變色材料等。關(guān)鍵詞：光敏；材料；分類；光致變色Abstract:photosensitivepolymermaterialsisanimportantpartofphotochemicalandphotophysicalscience,undertheactionoflightorrayscanquicklypolymermaterialsexperiencingchemicalorphysicalchange.Inrecentyearshasdevelopedrapidly,andusedinvariousfields,thisarticletriestosketchanoverviewofthephotosensitivepolymermaterials,classificationandphotochromicmaterials.Keywords:photosensitive;material;classificationofphotochromic光敏高分子材料概述敏高分子材料也稱為光功能高分子材料，是指在光參量的作用下能夠表現(xiàn)出某些特殊物理或化學(xué)性能的高分子材料。如，吸收光能后發(fā)生化學(xué)變化的光敏高分子材料有：光致刻蝕劑和光敏涂料（發(fā)生光聚合、光交聯(lián)、光降解反應(yīng)等），光致變色高分子材料（發(fā)生互變異構(gòu)反應(yīng)，引起材料吸收波長的變化）；吸收光能后發(fā)生物理變化的光敏高分子材料有：光力學(xué)變化高分子材料（引起材料外觀尺寸變化），光導(dǎo)電高分子材料（可增加載流子而導(dǎo)），非線性光學(xué)材料（發(fā)生超極化而顯示非線性光學(xué)性質(zhì)），熒光發(fā)射材料（將光能轉(zhuǎn)換為另外一種光輻射形式發(fā)出）等。光敏高分子材料是光化學(xué)和光物理科學(xué)的重要組成部分，近年來發(fā)展迅速，并在各個領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用。1.1高分子光物理和光化學(xué)原理許多物質(zhì)吸收光子以后，可以從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，處在激發(fā)態(tài)的分子容易發(fā)生各種變化。如果這種變化是化學(xué)的，如光聚合反應(yīng)或者光降解反應(yīng)，則研究這種現(xiàn)象的科學(xué)稱為光化學(xué)；如果這種變化是物理的，如光致發(fā)光或者光導(dǎo)電現(xiàn)象，則研究這種現(xiàn)象的科學(xué)稱為光物理。研究在高分子中發(fā)生的這些過程的科學(xué)我們分別稱其為高分子光化學(xué)和高分子光物理。高分子光物理和光化學(xué)是研究光敏高分子材料的理論基礎(chǔ)。激發(fā)能的耗散激發(fā)態(tài)分子的激發(fā)能，有三種可能轉(zhuǎn)化方式。即：發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)；以發(fā)射光的形式耗散能量；通過其他方式轉(zhuǎn)化成熱能，后兩種方式稱為激發(fā)能的耗散。激發(fā)能耗散的方式有許多種。光引發(fā)劑和光敏劑光引發(fā)劑和光敏劑，均能促進光化學(xué)反應(yīng)的進行。但是，光引發(fā)劑是吸收光能后躍遷到激發(fā)態(tài)，當(dāng)激發(fā)態(tài)能量高于分子鍵斷裂能量時，斷鍵產(chǎn)生自由基，光引發(fā)劑則被消耗；而光敏劑是吸收光能后躍遷到激發(fā)態(tài)，然后發(fā)生分子內(nèi)或分子間能量轉(zhuǎn)移，將能量傳遞給另一個分子，光敏劑則回到基態(tài)。光引發(fā)劑和光敏劑，如同化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)試劑和催化劑。光敏高分子的分類光敏高分子材料是一種用途廣泛、具有巨大應(yīng)用價值的功能材料，其研究、生產(chǎn)發(fā)展的速度都非?？?，涉及的領(lǐng)域不斷拓展。至目前，主要有以下幾類：高分子光敏涂料，以可光固化的光敏高分子材料為主要原料的涂料稱為高分子光敏涂料。主要特點是不使用溶劑或極少，固化快等。高分子光刻膠在光的作用下可以發(fā)生光交聯(lián)（或者光降解）反應(yīng)，反應(yīng)后其溶解性能發(fā)生顯著的變化，而且配合腐蝕工藝，具有光加工性能，用于集成電路工業(yè)的光敏涂料稱為光刻膠、高分子光穩(wěn)定劑能夠大量吸收光能，并且以無害方式將其轉(zhuǎn)化成熱能，以阻止聚合材料發(fā)生光降解和光氧化反應(yīng)的高分子材料稱為高分子光穩(wěn)定劑。高分子熒光（磷光）材料在光照射下，將所吸收的光能以熒光（或者磷光）形式發(fā)出的高分子材料稱為高分子熒光（或者磷光）材料。高分子光催化劑在光能轉(zhuǎn)換裝置（能夠吸收太陽光，并具有能將太陽能轉(zhuǎn)成化學(xué)能或者電能的裝置）中，起到促進能量轉(zhuǎn)換作用的聚合物稱為高分子光催化劑。可用于制造聚合物型光電池和太陽能儲能裝置。高分子光導(dǎo)電材料在光的作用下電導(dǎo)率能發(fā)生顯著變化的高分子材料稱為高分子光導(dǎo)電材料。可以制作光檢測元件、光電子器件，以及用于靜電復(fù)印和激光打印機的核心部件。光致變色高分子材料在光的作用下，吸收波長發(fā)生明顯變化，從而材料外觀顏色發(fā)生變化的高分子材料稱為光致變色高分子材料。高分子非線性光學(xué)材料在強光作用下表現(xiàn)出明顯的超極化性質(zhì)具有明顯二階或者三階非線性光學(xué)性質(zhì)的材料成為高分子非線性光學(xué)材料。具有光倍頻、電折射控制和光頻率調(diào)制等性能。高分子光力學(xué)材料在光的作用下，發(fā)生材料分子結(jié)構(gòu)的變化并引起材料外形尺寸變化，從而發(fā)生光控制機械運動，這種材料稱為高分子光力學(xué)材料。光致變色高分子材料在光作用下能夠可逆地發(fā)生顏色變化的化合物叫作光致變色化合物或光致變色體。光致變色高分子材料是近年來受到人們矚目的一種新型功能高分子材料,它適于制造光致變色器件,可以廣泛應(yīng)用于圖像顯示、光信息儲存、可變化密度的濾光、攝影膜板、光轉(zhuǎn)換器件和光開關(guān)等領(lǐng)域。光致變色高分子的研究已經(jīng)成為高分子前沿的一個熱點。3.1光致變色材料的變色原理與分類光致變色現(xiàn)象（對光反應(yīng)變色）指一個化合物（A）受一定波長（入1）光的照射，進行特定化學(xué)反應(yīng)生成產(chǎn)物（B）,其吸收光譜發(fā)生明顯的變化；在另一波長（入2）的光照射下或熱的作用下，又恢復(fù)到原來的形式：嚴(yán)格意義上的光致變色化合物的主要結(jié)構(gòu)形式有兩種：1）光致變色材料分子作為側(cè)鏈基團直接或通過間隔基與主鏈大分子相聯(lián)；2）光致變色材料分子作為主鏈結(jié)構(gòu)單元或共聚單元而形成聚合物。但隨著研究的不斷深入，變色材料種類和結(jié)構(gòu)形式也不斷擴大，也有人認(rèn)為將光致變色化合物添加到聚合物中形成聚合物的類型添加進來，但此種形式仍存在廣泛爭議。光致變色材料發(fā)展至今，按照不同判別標(biāo)準(zhǔn)其分類方式多種多樣。如果按照材料光反應(yīng)前后顏色不同分類，可分為正光色性類和逆光色性類兩種；而按照變色機理進行分類時，則可分為T類型和P類型；但應(yīng)用最廣泛的分類方法則是按照材料物質(zhì)的化學(xué)成分進行分類，即分為無機化合物和有機化合物兩大類。由于無機材料存在光發(fā)色及消色速度較慢，且需克服低感光度積熱褪色等缺點，因此，現(xiàn)階段對光致變色材料的研究則主要集中在有機高分子材料方面，如甲亞胺類光致變色高分子、偶氮苯類光致變色高分子、硫堇噻嗪類光致變色高分子、螺吡喃類光致變色高分子、螺嗪類光致變色高分子、俘精酸酐類光致變色高分子、二芳雜環(huán)基乙烯類光致變色高分子、苯氧基萘并萘醌類光致變色高分子。同時也在繼續(xù)探索和發(fā)現(xiàn)