CN103698976A

CN103698976A - 新型激光数字全息高密度存储显示材料的制备

Info

Publication number: CN103698976A
Application number: CN201210366135.0A
Authority: CN
Inventors: 李妤; 张晓强
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-04-02

Abstract

新型激光数字全息高密度存储显示材料的组合物及其制备方法，该组合物是通过在红光条件下将菲醌，2，2′-偶氮二异丁腈，溶解在甲基丙烯酸甲酯单体液体中，然后将组合物溶液涂布在透明的PETG（聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己二甲醇酯）上，在对流烘箱中加热固化。该材料具有很高的衍射效率，透光性能良好，并且克服了现有技术制成的材料不耐储存和极易消像的缺点，有效地解决了原材料对环境湿度过分敏感和易挥发的问题。

Description

新型激光数字全息高密度存储显示材料的制备

技术领域

本发明涉及到一种新型激光数字全息高密度存储显示材料的制备方法。

背景技术

信息时代人们对信息的需求与日俱增，信息量的高速增长使传统的存储材料已经越来越不能满足人们对海量信息的大容量高速度的存取需求。许多新型的存储材料及存储技术应运而生，其中光全息存储以其高冗余度、高存储容量、快速的数据传输率和存取时间，近年来受到人们的广泛重视。作为激光全息记录材料，目前应用比较广泛的是卤化银材料、重铬酸盐明胶材料和感光性高分子材料。

属于感光高分子材料领域中的全息高密度存储显示材料因其高灵敏度、高分辨率、高衍射效率、高信噪比、成本低廉、加工方便、稳定性好、以及干法处理方式等特点，已成为一次记录多次读取记录介质中最有可能替代现有信息存储介质的新型体全息存储材料。

目前，全息高密度存储显示材料主要应用在防伪和平视显示器领域，用以改进使用重铬酸盐明胶材料和卤化银材料的制作工艺缺陷，这两种制作工艺对环境的要求非常严格，不便于规模化生产，制作成本比较昂贵。

因此，本发明着重研制开发了新型感光性全息高密度存储显示材料。新研制出的全息记录材料具有高衍射效率、保存期长、较高灵敏度、不需要化学试剂处理和防潮等显著优点，其光谱响应宽，加工简便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全新的全息高密度存储显示材料，通过设计有效的光敏引发体系，给出制作全息高密度存储显示材料的工艺。

为了能够更有效的利用半导体激光器的各种优势，使全息材料能更广泛、更方便地在生产及加工中应用，本发明改变了以往的引发剂主要通过紫外光谱区的照射才能活化的方法，将光引发体系设计为在可见光谱区照射活化。

在以往的各项专利中，涉及到可见光谱的光引发效应时，大多数采用的是署红和亚甲基兰等各种染料作为光引发体系中的感光剂，但是这类染料或染料中间体的自身不稳定性会导致感光高分子发生黄变、脆化，并且非常不易保存。

本发明提供一种通过下述制备方法在基本上为固体的、透明的光敏薄膜元件上形成全息图的方法。

本发明的新型激光数字全息高密度存储显示材料组合物，按重量百分比该组合物由以下组分组成：

甲基丙烯酸甲酯 90~99.4%

2,2'-偶氮二异丁腈 0.5~5%

菲醌 0.1~5%

由于很多产生自由基的化合物均可用于本发明的实际应用中，本发明应用了一种比较好的引发剂模式。

经过试验验证，菲醌可以与2,2'-偶氮二异丁腈实现光敏引发聚合体系，由菲醌吸收激光的能量越迁到激发态，然后与2,2'-偶氮二异丁腈生成激发络合物，偶氮二异丁腈裂解，并且与甲基丙烯酸甲酯结合生成单体，从而形成光敏引发聚合体系，大大提高了光敏度，光敏度高达30mJ/cm²。

制备全息高密度存储显示材料组合物的方法，其特征在于该方法依次由以下步骤组成：

a)将甲基丙烯酸甲酯单体纯化，以减少其中的杂质，纯化高分子化反应；

b)在红光照射下，将热敏感分子2,2'-偶氮二异丁腈及光敏感分子菲醌分别以不同重量百分比的剂量，同时溶入甲基丙烯酸甲酯单体液体中；

c)将所有组分混合在一起，机械搅拌至均匀；

d)将混合均匀的溶液涂布在透明的PETG（聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己二甲醇酯）上；

e)相干光源在材料两侧进行曝光，记录全息图；

f)全息材料在紫外灯或可见光的照射下显影；

g)在100摄氏度的温度下加热固化；

h)剥离材料。

本发明选用的较好的基片支撑体为改性的PETG（聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己二甲醇酯），在PETG的薄片上涂布已经配好的感光高分子溶液，在100℃的对流恒温箱中加热，使其表面固化，如需要也可再加一层聚氯乙烯膜作为保护；PETG的基板可以保留，也可以视情况需要将感光膜从PETG基板上剥离。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。在以下实施例中，材料的衍射效率数值越高，说明材料的光学效果越好，已经制备好的光敏材料具有良好的热稳定性和耐水性。

实施例1

将甲基丙烯酸甲酯单体纯化，以减少其中的杂质，纯化高分子化反应。在红光照射下，将热敏感分子2,2'-偶氮二异丁腈及光敏感分子菲醌分别以重量百分比1.0%及0.6%的剂量，同时溶入甲基丙烯酸甲酯单体液体中，将所有组分混合在一起，机械搅拌至均匀，然后将混合均匀的溶液涂布在透明的PETG（聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己二甲醇酯）上，放在水平平台上自然干燥。

记录光路图如图1所示，记录反射式全息光栅，激光器1发出的激光光线先经分束镜3分成两束光，其中一束光经由反射镜7进行方向调节，然后两束光都经空间光调制器4调节扩束，再经准直镜5进行光束准直，这两束分别作为参考光和物光的准直光束从记录干版6的两侧入射到记录材料上，形成干涉条纹。快门2是用来控制曝光时间的。

将曝光后的材料从记录光路中取出，放在高压泵灯下，对紫外光和可见光曝光，进行“光显影”；再放在烘箱中于100℃条件下，加热30分钟，进行“热定影”。

由于薄膜厚度影响到带宽的响应，本方法注重实现宽的带宽响应，每次制备的薄膜厚度选择在50微米左右，这样可以使薄膜包含更多的反射条纹。

如果想要使所制备的材料能够更灵活和方便地被使用，材料的制备方法可以调整为将上述感光材料涂抹在0.05毫米的透明PETG的薄片上，然后再用0.02毫米的同等材料进行覆盖，实现对感光材料的保护功能。使用的时候，剥离保护保护层，直接将感光材料粘贴至所需部位即可。

在下表1中列出试验数据结果。

实施例2

按照下表1中指定的各组分名称重复实施例1的方法，但热敏感分子2,2'-偶氮二异丁腈及光敏感分子菲醌分别以重量百分比2.0%及1.2%的剂量代替，在表1中列出试验数据结果。

实施例3

按照下表1中指定的各组分名称重复实施例1的方法，但热敏感分子2,2'-偶氮二异丁腈及光敏感分子菲醌分别以重量百分比4.0%及2.4%的剂量代替，在表1中列出试验数据结果。

表1

组分名称	1	2	3
				甲基丙烯酸甲酯（g）	40	40	40
2,2'-偶氮二异丁腈（g）	0.4	0.8	1.6
				菲醌（g）	0.24	0.48	0.96
材料厚度（μm）	54.2	56.4	57.1
				吸收系数(×10⁴cm²/mol)	2.38	2.42	2.42
量子产率效率(mol/Einstein)	0.0156	0.0287	0.0478
				衍射效率(%)	91.6	87.9	84.0

Claims

1.一种新型激光数字全息高密度存储显示材料组合物，按重量百分比该组合物由以下组分组成：

甲基丙烯酸甲酯 90~99.4%

2,2'-偶氮二异丁腈 0.5~5%

菲醌 0.1~5%

2.按照权利要求1所述的组合物，其中甲基丙烯酸甲酯的含量为90~99.4%。

3.按照权利要求1所述的组合物，其中2,2'-偶氮二异丁腈的含量为0.5~5%。

4.按照权利要求1所述的组合物，其中菲醌的含量为0.1~5%。

5.制备权利要求1所述组合物的方法，该方法由以下步骤组成：

c)将所有组分混合在一起，机械搅拌至均匀；

e)相干光源在材料两侧进行曝光，记录全息图；

f)全息材料在紫外灯或可见光的照射下显影；

g)在100摄氏度的温度下加热固化；

h)剥离材料。