綠光敏感全息光致聚合物及全息記錄幹板的製備方法
2023-05-16 13:35:26 2
專利名稱：綠光敏感全息光致聚合物及全息記錄幹板的製備方法
技術領域：
本發明與全息存儲有關，特別是一種用於全息存儲的綠光敏感全息光致聚合物及全息記錄幹板的製備方法。本發明的全息幹板尤其適用於幹法在線處理數字全息存儲。
背景技術：
全息存儲是60年代高相干光源雷射被發明後隨著雷射全息發展而出現的一種大容量高存儲密度的存儲方式，與傳統的存儲方式相比，以其高冗餘度、高存儲容量、快速的數據傳輸率、存取時間快、可並行內容尋址等優點，受到目前光信息存儲領域的高度重視。數字全息存儲的應用在很大程度上取決於是否有合適的幹法在線處理全息記錄介質。用於全息存儲的記錄介質較多，可永久保存信息的全息圖用銀鹽全息幹版、銀鹽非漂白型位相全息幹版、光致聚合物及光致抗蝕劑等；可擦重複使用的實時記錄材料有光導熱塑料、有機或無機的光折變材料。光致聚合物材料由於具有高的靈敏度、大的動態範圍、優良的光學質量、可用完全乾法處理及快速顯影、相對低的價格、容易大面積成膜、存儲的信息可長久保存的特點，最有可能成為數字全息存儲的一次寫入型材料。
用於全息存儲的光致聚合物有好幾種類型，其中丙烯醯胺型光致聚合物由於具有高衍射效率、高的曝光靈敏度、高信噪比、價格低廉、製備方便，受到人們重視，但這種材料受環境影響很大，特別是溼度的影響。在普通實驗條件下，材料的可重複性差。當環境溼度超過60％以後，膜極易吸水，致使衍射效率很低，或者沒有衍射效率。人們應用密封技術來改善這種全息材料性能。典型的是向膜表面加一層覆蓋層，增加光致聚合物保存時間，如將光致聚合物膜夾在兩個玻璃片之間，但這只是一種實驗室操作過程，不適合大量製備這種材料。F.T.Neill et al等(F.T.Neill，J.R.Lawrence，J.T.Sheridan.「improvement of holographicrecording material using aerosol sealant，J.Opt.APureAppl.Opt.3(2001)20-25)以氣溶膠作為密封膠，代替玻璃片，發現這是一種更便宜、更簡便方法，將光致聚合物材料與空氣隔絕，但這樣做會影響膜表面的光學質量，而且會降低材料的曝光靈敏度。
發明內容
本發明要解決的技術問題在於克服上述現有技術的缺點，提供一種綠光敏感全息光致聚合物及全息記錄幹板的製備方法，該綠光敏感全息光致聚合物是一種光致聚合物幹膜，受環境溼度影響小，而且光致聚合物所需乾燥的時間大大縮短。幹膜的衍射效率較高，可以達到65％，抗縮皺能力強，曝光靈敏度可達50mJ/cm2。
本發明的技術解決方案如下一種對綠光敏感的光致聚合物，其組成是成份 配比wt％丙烯醯胺 20～30N，N-亞甲基雙丙烯醯胺0～7藻紅B0.13～0.18N-苯基甘氨酸 0.6～2.5
二甲亞碸 13～257wt％聚乙烯醇溶液 45～60。
利用上述綠光敏感的光致聚合物製備全息記錄幹板的方法，其特徵在於包括下列步驟①清洗基片，按上述的配比範圍，選定配比並稱量各原料；②將聚乙烯醇加入蒸餾水中，在恆溫磁力加熱攪拌器上加熱，溫度控制在80℃，待充分溶解後，得到7wt％的無色透明聚乙烯醇水溶液；③將藻紅B充分溶解於蒸餾水中，配製成2.5×10-3mol·L-1溶液；④在上述第②步中獲得的聚乙烯醇水溶液中加入丙烯醯胺、亞甲基雙丙烯醯胺、二甲亞碸、N-苯基甘氨酸，然後在紅燈下操作，加入第③步配製的藻紅B溶液，最後將所配製的溶液在磁力攪拌器上攪拌1～3小時，隨後進行超聲處理，去除裡面的氣泡，得到混合均勻的光致聚合物溶膠；⑤將光致聚合物溶膠均布在已清洗乾燥的基片上，然後放在暗室中乾燥36～48小時，待溶劑揮發後得到光聚物全息記錄幹板。
光致聚合是以化學方法產生自由基或離子引發單體分子發生聚合的反應。全息圖是通過光致聚合物曝光後產生的折射率變化形成的。上述光致聚合物的聚合機理是這樣的當用幹涉光照射時，在幹涉亮區，光敏劑藻紅B吸收光後，變成了三重激發態，隨後與引發劑N-苯基甘氨酸發生反應，形成自由基，從而引發丙烯醯胺和雙丙烯醯胺發生聚合，染料被漂白。由於聚合，在亮區與暗區之間，形成單體的濃度梯度，從而引起單體從高濃度的暗區向低濃度的亮區擴散。隨著進一步曝光，單體不斷被消耗，鄰近暗區的單體不斷向亮區擴散，這樣就產生了濃度和密度的梯度，形成折射率調製的位相型光柵。本發明所製備的光致聚合物，由於受環境溼度影響較小，所以幹膜在記錄前或者在記錄後的保存時間都較長，而且由於以固態引發劑代替以往的液態引發劑，其成膜所需要的乾燥時間大大縮短。用Ar+雷射器(514nm)進行全息記錄時，在50mJ/cm2曝光強度下，衍射效率可以達到65％，是一種較為理想的全息記錄介質。
具體實例方式下面通過具體實施例對本發明綠光敏感全息光致聚合物作進一步說明。
實施例11、選定綠光敏感全息光致聚合物的配方如下聚乙烯醇60wt％丙烯醯胺25.0wt％N-苯基甘氨酸0.69wt％藻紅B0.18wt％二甲亞碸14.13wt％並按比例稱量各原料；所述綠光敏感全息幹板的製備方法，其製備過程為(1)首先將60wt％的聚乙烯醇加入蒸餾水中，在恆溫磁力加熱攪拌器上加熱，溫度控制在80℃，待其充分溶解後，得到7wt％的聚乙烯醇水溶液；(2)將0.18wt％藻紅B染料充分溶解於蒸餾水，配製成2.5×10-3mol·L-1溶液；
(3)在上述第一步中獲得的聚乙烯醇水溶液中加入25wt％的丙烯醯胺晶體，加入14.13wt％的增塑劑二甲亞碸和0.69wt％的N-苯基甘氨酸，然後在紅燈下，加入上述第二步配製的藻紅B溶液，最後將配製的溶液在磁力攪拌器上攪拌1～3小時，得到混合均勻的光致聚合物溶膠；(4)將上述第(3)步製備的溶膠倒在玻璃片上，然後放在暗室中乾燥24～36小時，待溶劑揮發後得到光聚物全息幹板。
經實驗證明，其衍射效率達到30％，曝光靈敏度為58mJ/cm2。
實施例2按照實施例1的製備過程進行製備，該光聚物組份含量為聚乙烯醇60wt％丙烯醯胺25.0wt％N-苯基甘氨酸1.40wt％藻紅B0.14wt％二甲亞碸13.46wt％所得的光聚物全息幹板的衍射效率可達到45％，曝光靈敏度為58mJ/cm2。
實施例3按照實施例1的製備過程進行製備，該光聚物組份含量為聚乙烯醇60wt％丙烯醯胺25.0wt％N-苯基甘氨酸2.08wt％藻紅B0.14wt％二甲亞碸12.78wt％
所得的光聚物全息幹板的衍射效率達到37％，曝光靈敏度為62mJ/cm2。
實施例4按照實施例1的製備過程進行製備，該光聚物組份含量為聚乙烯醇50wt％丙烯醯胺28.4wt％N-苯基甘氨酸1.34wt％藻紅B0.14wt％二甲亞碸20.12wt％所得的光聚物全息幹板的衍射效率達到55％，曝光靈敏度為60mJ/cm2。
實施例5按照實施例1的製備過程進行製備，該光聚物組份含量為聚乙烯醇48.37wt％丙烯醯胺25.1wt％N-苯基甘氨酸1.26wt％藻紅B0.13wt％二甲亞碸25.14wt％所得的光聚物全息幹板的衍射效率達到39％，曝光靈敏度為58mJ/cm2。
實施例6按照實施例1的製備過程進行製備，該光聚物組份含量為聚乙烯醇45wt％丙烯醯胺26.2wt％亞甲基雙丙烯醯胺6.66wt％
N-苯基甘氨酸1.31wt％藻紅B0.13wt％二甲亞碸19.71wt％所得的光聚物全息幹板的衍射效率達到65％，曝光靈敏度為50mJ/cm權利要求
1.一種對綠光敏感的光致聚合物，其特徵在於它的組成是成份 配比wt％丙烯醯胺 20～30N，N-亞甲基雙丙烯醯胺 0～7藻紅B 0.13～0.18N-苯基甘氨酸 0.6～2.5二甲亞碸 13～257wt％聚乙烯醇溶液 45～60。
2.利用權利要求1所述的綠光敏感的光致聚合物製備全息記錄幹板的方法，其特徵在於包括下列步驟①清洗基片，按權利要求1所述的配比稱量各原料；②將聚乙烯醇加入蒸餾水中，在恆溫磁力加熱攪拌器上加熱，溫度控制在80℃，待充分溶解後，得到7wt％的無色透明聚乙烯醇水溶液；③將藻紅B充分溶解於蒸餾水中，配製成2.5×10-3mol·L-1溶液；④在上述第②步中獲得的聚乙烯醇水溶液中加入丙烯醯胺、亞甲基雙丙烯醯胺、二甲亞碸、N-苯基甘氨酸，然後在紅燈下操作，加入第③步配製的藻紅B溶液，最後將所配製的溶液在磁力攪拌器上攪拌1～3小時，隨後進行超聲處理，去除裡面的氣泡，得到混合均勻的光致聚合物溶膠；⑤將光致聚合物溶膠均布在已清洗乾燥的基片上，然後放在暗室中乾燥36～48小時，待溶劑揮發後得到光聚物全息記錄幹板。
全文摘要
一種綠光敏感全息光致聚合物及全息記錄幹板的製備方法，所述的綠光敏感全息光致聚合物由成膜物聚乙烯醇，單體丙烯醯胺和雙丙烯醯胺，光敏劑藻紅B、引發劑N－苯基甘氨酸以及增塑劑組成。全息記錄幹板的製備過程是首先將聚乙烯醇溶解於蒸餾水中，製得7％(wt)的聚乙烯醇水溶液；第二步在聚乙烯醇水溶液中加入丙烯醯胺晶體和亞甲基雙丙烯醯胺晶體，以及N－苯基甘氨酸和增塑劑，第三步再加入溶解於蒸餾水中的藻紅B晶體，第四步將上述溶膠倒在基片上，等水份揮發後製得光聚物全息幹板。本發明的材料對綠光敏感，受環境溼度影響小，抗縮皺能力強，乾燥時間短，衍射效率可達到65％，曝光強度為50mJ/cm
文檔編號G03C1/00GK1588231SQ20041006674
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月28日 優先權日2004年9月28日
發明者弓巧俠, 顧冬紅, 黃明舉, 幹福熹 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所