專(zhuān)利名稱：用于快速大規(guī)模生產(chǎn)全息記錄制品的方法和組合物的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)要求2001年8月7日提交的、標(biāo)題與本專(zhuān)利申請(qǐng)相同的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)60/310,225的優(yōu)先權(quán)。
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及包括全息記錄介質(zhì)、尤其是用于全息存儲(chǔ)系統(tǒng)或作為例如濾光器或光束控制器的組件有用的介質(zhì)的光學(xué)制品。本發(fā)明尤其涉及高性能全息記錄制品的快速大規(guī)模生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
信息存儲(chǔ)設(shè)備和方法的開(kāi)發(fā)者們一直致力于提高存儲(chǔ)容量。作為這一開(kāi)發(fā)工作的一部分，所謂的頁(yè)面存儲(chǔ)系統(tǒng)、尤其是全息系統(tǒng)已經(jīng)被建議作為傳統(tǒng)存儲(chǔ)設(shè)備的替代物。
全息圖以三維形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并且一次讀取整頁(yè)數(shù)據(jù)，也就是頁(yè)面讀取，這一點(diǎn)不同于以二維形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并且每次讀取一條記錄軌的光學(xué)CD盤(pán)。頁(yè)面系統(tǒng)包含對(duì)整個(gè)二維表示(例如一頁(yè))的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取。典型地，記錄光穿過(guò)表示數(shù)據(jù)的黑暗和透明區(qū)域的二維陣列，而全息系統(tǒng)以三維方式將頁(yè)面的全息表示存儲(chǔ)為印入存儲(chǔ)介質(zhì)中的、變化的折射率的圖案。D.Psaltis等在《全息存儲(chǔ)》(“Holographic Memories”)，《科學(xué)美國(guó)人》(“Scientific American”)1995年11月號(hào)對(duì)全息系統(tǒng)進(jìn)行了一般性的論述，其公開(kāi)的內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。全息存儲(chǔ)的一種方法是描述于1998年2月17日授權(quán)的美國(guó)專(zhuān)利5,719,691中的相位相關(guān)多重全息術(shù)(phasecorrelation multiplex holography)，以上專(zhuān)利公開(kāi)的內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
記錄全息圖的優(yōu)點(diǎn)是高密度(數(shù)千億字節(jié)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量)、高速度(每秒十億位或更高的傳輸速率)以及能夠在100微秒或更短的時(shí)間內(nèi)選擇隨機(jī)指定的數(shù)據(jù)單元的能力。這些優(yōu)點(diǎn)源自三維記錄和一次同時(shí)讀取整頁(yè)數(shù)據(jù)。
全息圖是一種圖案，也稱為光柵，是當(dāng)兩束激光在其光學(xué)性質(zhì)被相交的光束所改變時(shí)的光敏材料(light-sensitive material，LSM)上相互干擾時(shí)形成的。在數(shù)比特?cái)?shù)據(jù)能夠以這種方式刻印到LSM中之前，必須將它們?cè)陲@示器(液晶顯示(LCD)屏，便攜式計(jì)算機(jī)中的液晶顯示屏的縮小版)上表現(xiàn)成透明和不透明的方塊的圖案。其它設(shè)備(如反射式LCD或反射式可變形微鏡設(shè)備)也可以被用于表示數(shù)據(jù)。例如，將藍(lán)綠激光束照射穿過(guò)這種被稱為頁(yè)面的類(lèi)似縱橫字謎的圖案，并通過(guò)透鏡聚焦產(chǎn)生被稱作信號(hào)光束的光束。當(dāng)信號(hào)光束與被稱為參考光束的另一束光在LSM中相遇時(shí)便生成了數(shù)據(jù)頁(yè)的全息圖。參考光束可以是平行的，這意味著它所有的光波都是同步的，波峰和波谷以一致的步調(diào)經(jīng)過(guò)一個(gè)平面。這種波被稱為平面波。參考光束也可以是球形光束，或經(jīng)相位編碼或以全息術(shù)領(lǐng)域公知的其它形式形成。信號(hào)光束和參考光束相遇產(chǎn)生的柵格被記錄為L(zhǎng)SM中不同折射率的圖案。
記錄了柵格之后，可以以全息的方式例如通過(guò)將參考光束以與其以前進(jìn)入LSM產(chǎn)生全息圖的角度相同的角度照射到LSM上重建頁(yè)面。當(dāng)參考光束通過(guò)LSM中的柵格時(shí)，參考光束以再現(xiàn)初始頁(yè)的圖像及其上所含信息的方式發(fā)生衍射。將重建的頁(yè)面投影到檢測(cè)器(例如一組感知明暗圖案的電子光學(xué)檢測(cè)器)上，由此一次讀取該頁(yè)上存儲(chǔ)的所有信息?？梢酝ㄟ^(guò)任何常規(guī)計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行電子存儲(chǔ)、訪問(wèn)或操作。
在相位相關(guān)多重全息術(shù)的一個(gè)實(shí)施方案中，參考光束通過(guò)相位掩模板(phase mask)，并在記錄介質(zhì)中與已穿過(guò)代表數(shù)據(jù)的陣列的信號(hào)光束相交，由此在介質(zhì)中形成全息圖。為每個(gè)相繼的數(shù)據(jù)頁(yè)調(diào)整相位掩模板與參考光束之間的空間關(guān)系，從而調(diào)制參考光束的相位并且讓數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到介質(zhì)中的重疊區(qū)域上。此后通過(guò)將參考光束以與數(shù)據(jù)儲(chǔ)存過(guò)程中相同的相位調(diào)制通過(guò)初始儲(chǔ)存位置從而使數(shù)據(jù)重建。也可以用體全息圖作為無(wú)源光學(xué)組件來(lái)控制或調(diào)整照射到介質(zhì)上的光線(例如濾光器或光束控制器(beamsteerer))。提供折射率變化的寫(xiě)入過(guò)程也能形成例如波導(dǎo)的制品。
全息存儲(chǔ)系統(tǒng)的容量部分受存儲(chǔ)介質(zhì)的限制。多年來(lái)出于研究目的鐵摻雜的鈮酸鋰已經(jīng)被作為存儲(chǔ)介質(zhì)。然而，鈮酸鋰是昂貴的，而且靈敏度差(1J/cm2)，折射率差別低(Δn約為10-4)，表現(xiàn)出損壞性讀取(即，讀取時(shí)圖像被損壞)。因此，一直在尋找替代物，尤其在光敏聚合膜范圍內(nèi)的替代物。例如，參見(jiàn)W.K.Smothers等的《用于全息術(shù)的光聚合物》(“Photopolymers for holography”)，SPIE OE/Laser Conference，1212-03，美國(guó)加利福尼亞洛杉磯(1990年)。這篇文章中描述的材料包含含有液態(tài)單體材料(光活性單體)和光引發(fā)劑(其在曝光的條件下促進(jìn)單體聚合)的光致成像體系，該光致成像體系處于對(duì)照射光線基本呈惰性的有機(jī)聚合物主體基質(zhì)中。在將信息寫(xiě)入材料(通過(guò)使記錄光通過(guò)代表數(shù)據(jù)的陣列的方式)期間，單體在曝光區(qū)域中聚合。由于聚合引起的單體濃度降低，來(lái)自材料暗處的非曝光區(qū)的單體擴(kuò)散到曝光區(qū)。聚合以及所形成的濃度梯度引起折射率的變化，從而形成了表示數(shù)據(jù)的全息圖。不幸地是，在含有光致成像體系的預(yù)形成基質(zhì)材料的基底上的沉積需要使用溶劑，因而需要限定材料的厚度(例如不超過(guò)約150μm)從而允許能夠溶劑足夠地蒸發(fā)以獲得穩(wěn)定的材料和減少空洞形成。在例如以上所述利用介質(zhì)的三維空間的全息方法中，存儲(chǔ)容量與介質(zhì)的厚度成正比。因而，去除溶劑的需要制約了介質(zhì)的存儲(chǔ)容量。(通常將這種類(lèi)型的全息術(shù)稱作體全息術(shù)，因?yàn)槠銴lein-Cook Q參數(shù)大于1(參見(jiàn)W.Klein和B.Cook，“超聲波光學(xué)衍射的統(tǒng)一方法”(“Unified approach to ultrasonic light diffraction”)，《IEEE聲學(xué)和超聲波學(xué)學(xué)報(bào)》(“IEEE Transaction on Sonics and Ultrasonics”)，SU-14，1967，123-134)。在體全息術(shù)中，介質(zhì)的厚度通常大于條紋間隔)。
美國(guó)專(zhuān)利第6,013,454號(hào)及申請(qǐng)序列號(hào)08/698,142的申請(qǐng)也涉及一種在有機(jī)聚合物基質(zhì)中的光致成像體系，上述文獻(xiàn)所公開(kāi)的內(nèi)容通過(guò)參考引入本文。該申請(qǐng)尤其公開(kāi)了通過(guò)從有機(jī)低聚物基質(zhì)前體和光致成像體系的液態(tài)混合物得到的基質(zhì)材料的原位聚合形成的記錄介質(zhì)。D.J.Lougnot等，《純粹和應(yīng)用光學(xué)》(“Pure and Appl.Optics”)第2卷第383頁(yè)(1993年)討論了一種相似類(lèi)型但不引入低聚物的體系。由于這些基質(zhì)材料的沉積一般需要很少甚至不需要溶劑，因此更厚的厚度(例如200μm和更厚)是可能的。然而，盡管此類(lèi)方法得到了有用的結(jié)果，但是基質(zhì)聚合物的前體與感光單體之間發(fā)生反應(yīng)的可能性是存在的。這種反應(yīng)會(huì)降低基質(zhì)和聚合的感光單體之間的折射率差別，從而在一定程度上影響存儲(chǔ)的全息圖的強(qiáng)度。
因而，盡管在適用于全息存儲(chǔ)系統(tǒng)的光記錄介質(zhì)的制作中已經(jīng)取得了進(jìn)步，但是仍然希望更進(jìn)一步。尤其是希望快速生產(chǎn)高性能全息介質(zhì)，這種高性能全息介質(zhì)能夠以相對(duì)較厚的層形成，例如大于200μm，基本上能避免基質(zhì)材料和感光單體之間的反應(yīng)并且具有有用的全息特性。
發(fā)明概述本關(guān)于高性能全息記錄制品的發(fā)明是基于含有光致成像單體的熱交聯(lián)基質(zhì)體系。這種體系的生產(chǎn)要求制品是低散射的、無(wú)泡沫的、光學(xué)平整的和厚度均一的，從而使制品具有高光學(xué)品質(zhì)并且形成的制品具有所需要的動(dòng)態(tài)范圍和光敏性。
為滿足這種光學(xué)品質(zhì)要求，必須在所有組分的反應(yīng)通過(guò)熱或催化劑激活之前認(rèn)真地去除其中的空氣。另外，必須除去任何能產(chǎn)生作為副產(chǎn)物的氣體的雜質(zhì)，從而避免在固化的最終基質(zhì)體系中形成氣泡。
此外，希望熱交聯(lián)基質(zhì)體系的形成快速進(jìn)行(優(yōu)選少于20分鐘)以能夠大規(guī)模生產(chǎn)記錄介質(zhì)。
例如，為了制備基于雙組分聚氨酯基質(zhì)體系的高性能全息記錄制品，多元醇和所有的添加劑必須基本上不含水分。一旦將包括催化劑和所有其它組分的多元醇與異氰酸酯、混合在一起，必須進(jìn)行脫氣以除去所有在混合過(guò)程中引入混合物的被夾帶空氣。脫氣耗費(fèi)時(shí)間，并且在所有的空氣氣泡都從異氰酸酯-多元醇混合物中排出之前，不允許氨基甲酸酯的反應(yīng)發(fā)生。這樣，該方法限制了高性能全息記錄制品的大規(guī)模生產(chǎn)。
多元醇選自聚丁二醇、聚己酸內(nèi)酯以及聚環(huán)氧丙烷的二醇和三醇。優(yōu)選的多元醇是分子量450至6000的聚環(huán)氧丙烷的三醇。所述多元醇優(yōu)選不含水分?？梢允褂酶邷卣婵照麴s處理或添加劑(例如水分凈化劑)確保使用前多元醇中沒(méi)有殘留水分存在。
添加劑包括熱穩(wěn)定劑(例如丁酸酯化羥基甲苯(butyratedhydroxytoluene，BHT)、吩噻嗪、對(duì)苯二酚、對(duì)苯二酚的甲基醚)；還原劑(例如過(guò)氧化物、亞磷酸鹽和羥基胺)；以及用于除去夾帶的空氣氣泡的變形劑或除氣劑。
可以使用錫催化劑。它們是二月桂酸二甲基錫、二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫及其它。
本發(fā)明構(gòu)成了對(duì)先前的記錄介質(zhì)的改進(jìn)?，F(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)描述了熱交聯(lián)基質(zhì)/光致成像單體體系，但并沒(méi)有描述能快速制作它們的方法。
本發(fā)明對(duì)通過(guò)獨(dú)立反應(yīng)而聚合的基質(zhì)前體(即一種或多種由其形成基質(zhì)的化合物)和感光單體的使用基本避免了感光單體和基質(zhì)前體在固化期間的交叉反應(yīng)以及對(duì)隨后的單體聚合的抑制。形成相容聚合物的基質(zhì)前體和感光單體的使用基本避免了相分離。而原位形成也使所需厚度的介質(zhì)的制造成為可能。基質(zhì)前體的選擇應(yīng)當(dāng)便于記錄介質(zhì)(即快速聚合的前體)的快速生產(chǎn)。另外，記錄介質(zhì)通過(guò)使用自動(dòng)化混合系統(tǒng)制造，以進(jìn)一步有利于記錄介質(zhì)的有效生產(chǎn)。
除記錄介質(zhì)之外，這些材料的特性也對(duì)形成各種光學(xué)制品(光學(xué)制品是依賴于折射率調(diào)制或折射率圖案的形成或來(lái)控制或改變照射于其上的光的制品)有用，這些制品包括但不限于光學(xué)波導(dǎo)、光束控制器和光學(xué)濾光器。獨(dú)立反應(yīng)指(a)以不同類(lèi)型的反應(yīng)中間體進(jìn)行的反應(yīng)(例如離子反應(yīng)對(duì)自由基反應(yīng))，(b)在圖案(例如全息圖)的寫(xiě)入過(guò)程中，無(wú)論是基質(zhì)聚合的中間體還是條件都不會(huì)引起感光單體官能團(tuán)(即作為反應(yīng)位點(diǎn)的感光單體上的單個(gè)或多個(gè)基團(tuán))的大量聚合(大量聚合指超過(guò)20％單體官能團(tuán)發(fā)生聚合)，和(c)無(wú)論是基質(zhì)聚合的中間體還是條件都不會(huì)引起單體官能團(tuán)的非聚合反應(yīng)，這種非聚合反應(yīng)引起單體官能團(tuán)和基質(zhì)之間的交叉反應(yīng)，或者抑制此后的單體官能團(tuán)的聚合。
在用于形成全息圖的波長(zhǎng)的90°光散射時(shí)，如果聚合物的混合物的特點(diǎn)在于Rayleigh比(R90°)小于7×10-3cm-1，就認(rèn)為聚合物是相容的。Rayleigh比(Rθ)是常規(guī)已知的特性，其定義為當(dāng)以單位光強(qiáng)的非偏振光照射介質(zhì)時(shí)，θ方向單位體積上每球面度散射的能量，正如M.Kerker在圣地亞哥Academic Press出版于1969年的《光和其他電磁輻射的散射》(“TheScattering of Light and Other Electromagnetic Radiation”)第38頁(yè)中所述。Rayleigh比一般通過(guò)與具有已知Rayleigh比的參照材料的能量散射相比得到。被認(rèn)為是可混合(例如根據(jù)常規(guī)測(cè)試，如具有單一玻璃轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)變溫度)的聚合物、一般也是相容的。但是，相容的聚合物未必是可混合的。原位是指基質(zhì)的固化在光致成像體系的存在下進(jìn)行。得到了有用的光記錄材料，即基質(zhì)材料加上感光單體、光引發(fā)劑和/或其它添加劑，該材料能以大于200μm、更有利地以大于500μm的厚度成型，并且在泛光曝光下表現(xiàn)出光散射特性，使其Rayleigh比R90小于7×10-3。(泛光曝光指對(duì)整個(gè)光記錄材料用適合促使遍及材料的感光單體基本完全聚合的波長(zhǎng)的不相干光的曝光。)。
本發(fā)明的光學(xué)制品的形成包括混合基質(zhì)前體和感光單體、固化混合物以原位形成基質(zhì)等步驟。如前所述，固化期間聚合基質(zhì)前體的反應(yīng)獨(dú)立于后來(lái)的寫(xiě)入圖案(例如數(shù)據(jù)或波導(dǎo)形式)期間的聚合感光單體的反應(yīng)，并且，除此之外，基質(zhì)聚合物和由感光單體聚合產(chǎn)生的聚合物(此后稱作光聚合物)是相互相容的。(當(dāng)光記錄材料顯示至少約105Pa的彈性模量時(shí)，即可認(rèn)為基質(zhì)形成。固化意味著使基質(zhì)前體反應(yīng)，從而使基質(zhì)在光記錄材料中提供該彈性模量)。本發(fā)明的光學(xué)制品包括三維交聯(lián)的聚合物基質(zhì)和一種或多種感光單體。至少一種感光單體除單體官能團(tuán)之外還包含一種或多種在聚合物基質(zhì)中基本上不存在的基團(tuán)。(基本上不存在是指可能在感光單體中發(fā)現(xiàn)該基團(tuán)，存在于光記錄材料中的所有該基團(tuán)的總量的不超過(guò)20％存在于(即共價(jià)鍵合于基質(zhì)中)基質(zhì)中)。所產(chǎn)生的主基質(zhì)和單體之間的獨(dú)立性提供了在全息介質(zhì)中有用的記錄特性和在波導(dǎo)中所需特性，例如能夠形成對(duì)折射率的大調(diào)制而無(wú)需高濃度的感光單體。此外，可以不進(jìn)行過(guò)去需要的無(wú)益的溶劑形成過(guò)程即形成本發(fā)明的材料。
與本發(fā)明的全息記錄介質(zhì)不同，利用由非獨(dú)立反應(yīng)聚合的基質(zhì)前體和感光單體的介質(zhì)在基質(zhì)固化期間常常發(fā)生前體和感光單體的大量的交叉反應(yīng)(例如固化后超過(guò)20％的單體發(fā)生反應(yīng)或與基質(zhì)相連)或者其它抑制感光單體聚合的反應(yīng)。交叉反應(yīng)趨向于不適當(dāng)?shù)販p少基質(zhì)和感光單體之間的折射率差別，并且能夠影響隨后的感光單體的聚合，而對(duì)單體聚合的抑制明顯地影響全息圖的寫(xiě)入過(guò)程。至于相容性，先前的工作都關(guān)注于基質(zhì)聚合物中感光單體的相容性，而不是基質(zhì)中所得到的光聚合物的相容性。然而，當(dāng)光聚合物與基質(zhì)聚合物不相容時(shí)，典型地，在全息圖形成過(guò)程中會(huì)發(fā)生相分離。這種相分離可能導(dǎo)致提高反映在渾濁性或不透明度上的光散射，由此降低介質(zhì)的品質(zhì)和保真度(根據(jù)保真度能夠恢復(fù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù))。
已經(jīng)發(fā)明了一種快速大規(guī)模生產(chǎn)方法以制作具有聚合物基質(zhì)和感光單體的相容性、可混合性性和其它前述優(yōu)點(diǎn)的高性能全息記錄制品。該方法和組合物如下所述。
通過(guò)隨后的詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易理解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)，以下說(shuō)明中僅通過(guò)對(duì)被認(rèn)為能夠?qū)嵤┍景l(fā)明的最佳方式進(jìn)行說(shuō)明而列出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，能夠以其它或不同的方式實(shí)施本發(fā)明，并且對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)可以在各個(gè)明顯的方面進(jìn)行改進(jìn)，而所有這些都沒(méi)有偏離本發(fā)明。因此，應(yīng)當(dāng)將附圖
和說(shuō)明書(shū)在本質(zhì)上看作解釋性的，而不是限制性的。
發(fā)明詳述本發(fā)明的光學(xué)制品(例如全息記錄介質(zhì))的形成包括以下步驟將基質(zhì)前體和感光單體混合和將混合物固化以原位形成基質(zhì)?；|(zhì)前體和感光單體的選擇使(a)固化期間基質(zhì)前體聚合的反應(yīng)獨(dú)立于寫(xiě)入圖案(例如數(shù)據(jù))期間感光單體將被聚合的反應(yīng)，和(b)基質(zhì)聚合物和由感光單體聚合產(chǎn)生的聚合物(光聚合物)相互之間是相容的。如前所述，當(dāng)光記錄材料、即基質(zhì)材料加上感光單體、光引發(fā)劑和/或其它添加劑顯示至少約105Pa、通常約105Pa到約109Pa、有利地為約106Pa到約108Pa的彈性模量時(shí)，就可認(rèn)為基質(zhì)形成了。
基質(zhì)聚合物和光聚合物的相容性傾向于防止組份的大尺度(＞100nm)相分離，典型地，這種大尺度相分離導(dǎo)致不期望的渾濁性或不透明度。由獨(dú)立反應(yīng)聚合的感光單體和基質(zhì)前體的使用提供了基本沒(méi)有交叉反應(yīng)的固化基質(zhì)，即感光單體在基質(zhì)固化期間基本保持惰性。另外，由于反應(yīng)是獨(dú)立的，不存在對(duì)此后的感光單體聚合的抑制作用。至少一種感光單體除單體官能團(tuán)之外還包含一種或多種在聚合物基質(zhì)中基本不存在的基團(tuán)，即可在感光單體中發(fā)現(xiàn)一種基團(tuán)，其在光記錄介質(zhì)中的總量的不超過(guò)20％存在于(即共價(jià)鍵合于)基質(zhì)中。由于基質(zhì)獨(dú)立于感光單體，生成的光學(xué)制品能表現(xiàn)出所需要的折射率差別。
如上所述，全息圖、波導(dǎo)或其它光學(xué)制品的形成依賴于介質(zhì)的曝光和未曝光區(qū)域之間的折射率差別(Δn)，該差別至少部分歸因于單體向曝光區(qū)域的擴(kuò)散。由于在讀取全息圖時(shí)能提供改善了的信號(hào)強(qiáng)度和在波導(dǎo)中提供光波的有效限制，希望得到高折射率差別。本發(fā)明中提高折射率差別的一種方法是使用具有基團(tuán)(被稱為折射率差別基團(tuán))的感光單體，上述基團(tuán)基本上不存在于基質(zhì)中，并且顯示出顯著不同于基質(zhì)的本體的折射率。例如，高差別可以通過(guò)使用主要含重原子和共軛雙鍵(提供低折射率)濃度低的脂肪族或飽和脂環(huán)族基團(tuán)的基質(zhì)以及主要由芳香族或類(lèi)似的高折射率基團(tuán)組成和感光單體得到。
基質(zhì)是由基質(zhì)前體經(jīng)固化步驟原位形成的固體聚合物(固化是指引起前體反應(yīng)以形成聚合基質(zhì)的步驟)。前體可能是一種或多種單體、一種或多種低聚體、或單體和低聚體的混合物。另外，無(wú)論在單個(gè)前體分子還是在一組前體分子中，存在多于一種類(lèi)型的前體官能團(tuán)是可能的。(前體官能團(tuán)是前體分子上的一個(gè)或多個(gè)在基質(zhì)固化期間作為聚合反應(yīng)位點(diǎn)的基團(tuán)。)為促進(jìn)與感光單體的混合，前體以在約-50℃至約80℃的某些溫度為液態(tài)為有利。有利地，基質(zhì)聚合能在室溫下進(jìn)行。同樣，有利地，聚合能在少于5分鐘的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。光記錄材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以低至足以允許全息記錄過(guò)程中感光單體的充分?jǐn)U散和化學(xué)反應(yīng)為有利。一般而言，Tg不超過(guò)進(jìn)行全息過(guò)程的溫度之上50℃，對(duì)典型的全息記錄過(guò)程來(lái)說(shuō)，這意味著Tg在約80℃到約-130℃之間(以傳統(tǒng)方法測(cè)量)。
本發(fā)明中被設(shè)計(jì)用以形成基質(zhì)聚合物的聚合反應(yīng)的實(shí)例包括陽(yáng)離子環(huán)氧聚合、陽(yáng)離子乙烯基醚聚合、陽(yáng)離子鏈烯基醚聚合、陽(yáng)離子烷基醚聚合、陽(yáng)離子乙烯酮縮二乙醇聚合、環(huán)氧-胺逐步聚合、環(huán)氧-硫醇逐步聚合、不飽和酯-胺逐步聚合(通過(guò)Michael加成)、不飽和酯-硫醇逐步聚合(通過(guò)Michael加成)乙烯基-氫化硅逐步聚合(氫化硅烷化)、異氰酸酯-羥基逐步聚合(聚氨酯的形成)和異氰酸酯-胺逐步聚合(聚脲的形成)。
適宜的催化劑可以進(jìn)行或加速數(shù)種這樣的反應(yīng)。例如，通過(guò)使用基于BF3的催化劑，可以在室溫下快速進(jìn)行陽(yáng)離子環(huán)氧聚合，其它陽(yáng)離子聚合在質(zhì)子存在下進(jìn)行，環(huán)氧-硫醇反應(yīng)和Michael加成可被堿(例如胺)加速，氫化硅烷化在過(guò)渡金屬(例如鉑)催化劑的存在下快速進(jìn)行，當(dāng)使用錫催化劑時(shí)可以快速進(jìn)行聚氨酯和聚脲的形成。倘若采取措施以防止感光單體在光生過(guò)程中聚合，則將光生催化劑用于基質(zhì)的形成也是可能的。
一種高性能全息記錄體系的配方包含下列組份
NCO封端預(yù)聚物 20-50重量％丙烯酸酯單體 1-15重量％光引發(fā)劑 0.2-3重量％多元醇40-75重量％催化劑0.1-3重量％添加劑0.001-0.5重量％NCO封端預(yù)聚物選自NCO重量％含量是10至25的二醇和二異氰酸酯的副產(chǎn)物。基于預(yù)聚物、未反應(yīng)的二異氰酸酯和任選加入的凈多異氰酸酯來(lái)確定NCO的含量以取得高性能的性質(zhì)。優(yōu)選基于芳香族二異氰酸酯的預(yù)聚物。然而，當(dāng)NCO封端預(yù)聚物是基于脂肪族二異氰酸酯的時(shí)，NCO重量％含量的5至100％必須衍生自芳香族二異氰酸酯或脂肪族多異氰酸酯。芳香族二異氰酸酯優(yōu)選(但僅不限于)二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)和甲苯二異氰酸酯(TDI)。優(yōu)選的脂肪族多異氰酸酯是1，6-己二異氰酸己酯(HDI)及其縮二脲、二異氰脲酸酯、脲二酮及其它衍生物。
感光單體是任何能夠進(jìn)行光引發(fā)聚合，并且，與基質(zhì)材料結(jié)合，能夠滿足本發(fā)明對(duì)聚合反應(yīng)和相容性的要求的任何一種或多種單體。適宜的感光單體包括那些通過(guò)自由基反應(yīng)聚合的單體，例如含烯鍵式不飽和鍵的分子(例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸胺、苯乙烯、取代苯乙烯、乙烯基萘、取代的乙烯基萘和其它乙烯基衍生物?？勺杂苫簿蹖?duì)體系(例如與馬來(lái)酸酯相混合的乙烯基醚以及與烯烴相混合的硫醇體系)也是適宜的。也可以使用可陽(yáng)離子聚合體系(例如乙烯基醚、鏈烯基醚、烷基醚、乙烯酮縮二乙醇和環(huán)氧化物。一種感光單體分子也可能含有多于一種單體官能團(tuán)。如前所述，無(wú)論是為了改善記錄介質(zhì)中的讀取質(zhì)量還是為了在波導(dǎo)中的有效光線控制，本發(fā)明的制品中相對(duì)較高的折射率差別都是希望的。另外，以用少量單體官能團(tuán)引起相對(duì)較大的折射率變化為有利，因?yàn)閱误w聚合通常會(huì)引起材料的收縮。
這種收縮對(duì)于從存儲(chǔ)的全息圖重獲數(shù)據(jù)具有不利影響，并且也降低了波導(dǎo)設(shè)備的性能，如通過(guò)增加了傳輸損失或增強(qiáng)了其它性能偏差而降低了性能。因而也期望降低必須聚合以得到必須的折射率差別的單體官能團(tuán)的量。這種降低可以通過(guò)提高單體的分子體積與單體上官能團(tuán)數(shù)量之間的比值來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種提高可以通過(guò)將較大折射率差別基團(tuán)和/或大量折射率差別基團(tuán)至單體中來(lái)獲得。例如，如果基質(zhì)主要包含脂肪族或其它低折射率基團(tuán)，并且單體是較高折射率物質(zhì)(其較高折射率是苯環(huán)賦予的)，那么相對(duì)于單體官能團(tuán)的數(shù)量，分子體積可以通過(guò)摻入萘環(huán)而不是苯環(huán)(萘具有較大的體積)、或是摻入一種或多種另外的苯環(huán)來(lái)增加，而不增加單體官能團(tuán)的數(shù)量。按照這種方式，以較大分子體積/單體官能團(tuán)比例進(jìn)行的單體給定體積部分的聚合將要求較少單體官能團(tuán)的聚合，從而減少收縮。但是單體的所需體積部分仍然從未曝光的區(qū)域擴(kuò)散到曝光的區(qū)域，以提供所需要的折射率。
然而，單體的分子體積不應(yīng)當(dāng)大到使擴(kuò)散慢到低于可接受的速率的程度。擴(kuò)散速率由包括擴(kuò)散物質(zhì)的尺寸、介質(zhì)的粘度和分子間相互作用的因素控制。較大物質(zhì)趨于更慢地?cái)U(kuò)散，但為了將擴(kuò)散提高至可接受的水平，在某些情形下也可以降低粘度或者對(duì)存在的其它分子做出調(diào)整。根據(jù)此處的的描述，保證較大分子仍與基質(zhì)的相容性也是很重要的。
對(duì)于含多折射率差別基團(tuán)的單體，許多構(gòu)造都是可能的。例如，可以使基團(tuán)存在于線性低聚體的主鏈中或成為沿著低聚體鏈的取代基。另外，折射率差別基團(tuán)作為枝化或樹(shù)枝狀低分子量聚合物的亞單元也是可能的。
優(yōu)選的丙烯酸酯單體是單官能的。這些單體包括丙烯酸2，4，6-三溴苯酯、五溴丙烯酸酯、丙烯酸異冰片基酯、丙烯酸苯基硫乙酯、丙烯酸四氫糠基酯、1-乙烯基-2-吡咯烷酮、丙烯酸不對(duì)稱二硫萘酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯及其類(lèi)似物。
除感光單體外，典型地，光學(xué)制品還含有光引發(fā)劑(光引發(fā)劑和感光單體都作為總光致成像體系的組成部分)。當(dāng)被暴露于相對(duì)少量記錄光線下時(shí)，光引發(fā)劑化學(xué)引發(fā)單體的聚合，從而避免單體的直接光照引發(fā)聚合的需要。光引發(fā)劑通常應(yīng)當(dāng)提供引發(fā)感光具體單體的聚合的物質(zhì)源。典型地，基于光致成像體系的重量計(jì)0.1至20重量％的光引發(fā)劑就能給出所希望的結(jié)果。
多種本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的并可購(gòu)得的光引發(fā)劑適用于本發(fā)明。優(yōu)選使用對(duì)光譜的可見(jiàn)光部分、尤其是從常規(guī)激光光源得到的波長(zhǎng)(例如Ar+(458，488，514nm)和He-Cd激光(442nm)的藍(lán)綠線、倍頻YAG激光(532nm)的綠線，以及He-Ne(633nm)和Kr+激光(647和676nm)的紅線)敏感的光引發(fā)劑。一種有利的自由基光引發(fā)劑是作為CGI-784購(gòu)自Ciba得到的二(η-5-2，4-環(huán)戊二烯-1-基)二[2，6-二氟-3-(1H-吡咯1-基)苯基]鈦。另一種需要共引發(fā)劑的可見(jiàn)光自由基光引發(fā)劑是作為H-Nu 470購(gòu)自Spectra Group Limited得到的5，7--二碘-3-丁氧基-6-熒光酮。染料-氫給予體體系的自由基光引發(fā)劑也是可以的。適宜染料的例子包括曙紅、玫瑰紅、赤蘚紅和亞甲藍(lán)，適宜的氫給予體包括叔胺(例如n-甲基二乙醇胺)。對(duì)于陽(yáng)離子聚合單體，使用陽(yáng)離子光引發(fā)劑(例如锍鹽或碘鎓鹽。這些陽(yáng)離子光引發(fā)劑鹽類(lèi)主要吸收光譜中的紫外部分，并因而典型地用染料敏化以允許使用光譜的可見(jiàn)光部分。此外的可見(jiàn)光陽(yáng)離子光引發(fā)劑的例子是作為Irgacure 261購(gòu)自Ciba的(η5-2，4-環(huán)戊二烯-1-基)(η6-異丙基苯)-六氟磷酸亞鐵?？梢韵胂笤诠庵鲁上耋w系中使用其它添加劑，例如具有相對(duì)高或低折射率的惰性擴(kuò)散劑。
優(yōu)選根據(jù)其對(duì)光源的敏感度選擇光引發(fā)劑。例如Irgacure 369、Irgacure 819和Irgacure 907都適用于商業(yè)藍(lán)激光系統(tǒng)。CGI-784適用于綠激光系統(tǒng)，CB-650適用于紅激光系統(tǒng)。Irgacure和CGI購(gòu)自Ciba，CB-650購(gòu)自Spectra Group。
對(duì)于全息記錄，基質(zhì)以通過(guò)硫醇-環(huán)氧逐步聚合形成的聚合物為有利，以具有聚醚主鏈的、由硫醇-環(huán)氧逐步聚合形成的聚合物為更有利。聚醚主鏈提供了所希望的與幾種有用感光單體、尤其乙烯基芳香族化合物的相容性。具體而言，已發(fā)現(xiàn)選自苯乙烯、溴代苯乙烯、二乙烯苯和4-甲硫基-1-乙烯基萘(4-methyithio-1-vinylnaphthalene，MTVN)的感光單體對(duì)于由硫醇-環(huán)氧逐步聚合形成、并且具有聚醚主鏈的聚合物有用。具有多于一種折射率差別基團(tuán)并且對(duì)于這些聚醚基質(zhì)聚合物有用的單體是1-(3-(萘-1-基硫)丙硫基)-4-乙烯基萘。
為了獨(dú)立進(jìn)行，基質(zhì)前體和感光單體的聚合反應(yīng)的選擇使得(a)反應(yīng)通過(guò)不同類(lèi)型的反應(yīng)中間體進(jìn)行，(b)無(wú)論基質(zhì)聚合的中間體還是基質(zhì)聚合的條件都不會(huì)引起感光單體的官能團(tuán)的大量聚合，和(c)無(wú)論基質(zhì)聚合的中間體還是基質(zhì)聚合的條件都不會(huì)引起單體官能團(tuán)的非聚合反應(yīng)，這種非聚合反應(yīng)要么引起交叉反應(yīng)(在單體官能團(tuán)和基質(zhì)之間進(jìn)行)，要么抑制此后的單體官能團(tuán)聚合。依照(a)項(xiàng)，若基質(zhì)通過(guò)離子中間體的使用進(jìn)行聚合，則對(duì)感光單體的聚合適宜通過(guò)自由基反應(yīng)。然而，依照(b)項(xiàng)，離子中間體不應(yīng)引起感光單體官能團(tuán)的大量聚合。例如，同樣依照(b)項(xiàng)，必須認(rèn)識(shí)到，典型地，光敏引發(fā)自由基基質(zhì)聚合引起感光單體官能團(tuán)的光敏引發(fā)陽(yáng)離子的聚合。因此，如果都通過(guò)單一反應(yīng)條件所驅(qū)動(dòng)，兩種除此之外獨(dú)立的反應(yīng)對(duì)于本發(fā)明是不獨(dú)立的。例如，依照(c)項(xiàng)，當(dāng)感光單體官能團(tuán)在堿的存在下進(jìn)行非聚合反應(yīng)時(shí)，即使單體官能團(tuán)的聚合通過(guò)獨(dú)立反應(yīng)進(jìn)行，也不應(yīng)當(dāng)進(jìn)行堿催化的基質(zhì)聚合。一個(gè)具體的例子是堿催化的環(huán)氧-硫醇聚合不能與丙烯酸酯單體一起使用，因?yàn)楸M管丙烯酸酯是通過(guò)自由基反應(yīng)聚合的，丙烯酸酯將會(huì)在堿的催化下與硫醇反應(yīng)，從而產(chǎn)生交叉反應(yīng)。
以下表1舉例說(shuō)明了基質(zhì)聚合反應(yīng)和感光單體聚合能夠獨(dú)立進(jìn)行的基質(zhì)/感光單體組合的一些例子，以及其中的聚合相互干擾的一些例子。(水平方向上的是感光單體，垂直方向上的是基質(zhì)聚合物?！癤”表示基質(zhì)聚合期間的交叉反應(yīng)或單體聚合?！癘”表示獨(dú)立反應(yīng)。“I”表示感光單體聚合被形成聚合物基質(zhì)的試劑或反應(yīng)試劑抑制，例如感光單體官能團(tuán)被轉(zhuǎn)變成非聚合基團(tuán)，或者基質(zhì)固化后存在的化學(xué)物質(zhì)顯著降低了單體官能團(tuán)聚合的速度和產(chǎn)率。)
表1

對(duì)于本發(fā)明，如果聚合物混合物在90°光散射中的特性是Rayleigh比(R90°)小于7×10-3cm-1，則認(rèn)為這些聚合物是相容的。Rayleigh比(Rθ)是常規(guī)已知的特性，其定義為當(dāng)以單位光強(qiáng)的非偏振光照射介質(zhì)時(shí)，θ方向單位體積上每球面度散射的能量，正如M.Kerker在圣地亞哥AcademicPress出版于1969年的《光和其他電磁輻射的散射》(“The Scattering ofLight and Other Electromagnetic Radiation”)中所述。用于測(cè)定的光源一般是在光譜的可見(jiàn)光部分具有波長(zhǎng)的激光器。通常使用用于寫(xiě)入全息圖的波長(zhǎng)。散射的測(cè)定在經(jīng)過(guò)泛光曝光的光學(xué)記錄材料上進(jìn)行。典型地通過(guò)光學(xué)檢測(cè)器從入射光90°處收集散射光。盡管不是必需的步驟，可以在這樣的光學(xué)檢測(cè)器之前設(shè)置一個(gè)其中心為激光波長(zhǎng)的窄帶濾波器阻擋熒光。典型地，Rayleigh比通過(guò)與具有已知Rayleigh比的參照材料的散射能量相比得到。
典型地，被認(rèn)為是可混合(例如依據(jù)常規(guī)試驗(yàn)例如具有單一玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)的聚合物混合物也是相容的，即，可混合性性是相容性的子集。由此，標(biāo)準(zhǔn)可混合性的準(zhǔn)則和表在選擇相容的混合物中是有用的。然而，不可混合性的聚合物混合物依據(jù)上面的光散射檢測(cè)為相容也是可能的。
如果聚合物混合物通過(guò)常規(guī)方法檢測(cè)呈現(xiàn)單一的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg，通常認(rèn)為該混合物是可混合性的。典型地，不可混合性的混合物呈現(xiàn)出兩個(gè)對(duì)應(yīng)于各個(gè)聚合物的Tg值的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。對(duì)Tg的測(cè)定最經(jīng)常采用將Tg作為熱流(典型地為縱坐標(biāo))階躍的差示掃描量熱法(DSC)進(jìn)行。典型的報(bào)導(dǎo)的Tg是縱坐標(biāo)到達(dá)了轉(zhuǎn)變前后外推的基線之間的中點(diǎn)時(shí)的溫度。也可以采用動(dòng)態(tài)力學(xué)分析法(DMA)測(cè)定Tg。DMA測(cè)量材料的存儲(chǔ)模量，該模量在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)域中下降若干數(shù)量級(jí)。在某些情況下，聚合物混合物各組分的Tg值彼此非常接近，此時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用處理這種Tg重疊情形的常規(guī)方法，如Brink等在“焓松弛的多組分體系熱表征”(Thethermal characterization of multi-component system by enthalpyrelaxation)，《熱化學(xué)學(xué)報(bào)》(“Thermochimica Acta”)，238(1994)第75頁(yè)中所討論的那樣。
具有可混合性的基質(zhì)聚合物和光聚合物可通過(guò)幾種方式進(jìn)行選擇。例如，已有幾種關(guān)于可混合性聚合物的匯編出版物，例如O.Olabisi等，《聚合物-聚合物可混合性》(“Polymer-Polymer Miscibility”)，紐約AcademicPress出版于1979年；L.M.Robeson，MMI，Press Symp.Ser.，2，177，1982；L.A.Utracki，《聚合物合金和共混物熱力學(xué)和流變學(xué)》(“Polymer Alloysand BlendsThermodynamics and Rheology”)，慕尼黑Hanser Publishers出版于1989年；以及S.Krause，J.Brandrup和E.H.Immergut編輯、紐約Wiley Interscience出版于1989年的《聚合物手冊(cè)》(“PolymerHandbook”)第三版，第VI347-370頁(yè)，其公開(kāi)的內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。即使在這些參考文件中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)所感興趣的特定聚合物，所說(shuō)明的方法也能夠通過(guò)使用對(duì)比樣品確定光相容的記錄材料。
分子間相互作用(其典型地促進(jìn)可混合性)方面的考慮可以進(jìn)一步幫助確定可混合性或可相容混合物。例如，眾所周知，聚苯乙烯和聚甲基乙烯基醚因?yàn)榧谆鸦鶊F(tuán)與苯環(huán)之間的相互吸引作用而可互溶。因此，可以通過(guò)在一種聚合物中使用甲基醚基團(tuán)并且在另一種聚合物中使用苯基基團(tuán)的方式促進(jìn)兩種聚合物的可混合性合性或至少相容性。已經(jīng)證明，可以通過(guò)加入能提供離子間相互作用的適當(dāng)官能團(tuán)的方法來(lái)使不能混合的聚合物能夠互相混合。(參見(jiàn)Z.L.Zhou和A.Eisenberg，《聚合物科學(xué)雜志，聚合物物理版》(“J.Polym.Sci.，Polym.Phys.Ed.”)，21(4)，595，1983；R.Murali和A.Eisenberg，《聚合物科學(xué)雜志，聚合物物理版》(“J.Polym.Sci.，Polym.Phys.Ed.”)，26(7)，1385，1988；和A.Natansohn等，《高分子化學(xué)，高分子論文集》(“Makromol.Chem.，Macromol.Symp.”)，16，175，1988)。例如，聚異戊二烯和聚苯乙烯不能混合。然而，當(dāng)聚異戊二烯被部分磺化(5％)并且將4-乙烯基吡啶與聚苯乙烯共聚時(shí)，這兩種官能化的聚合物可相互混合?？梢栽O(shè)想到磺化基團(tuán)和吡啶基團(tuán)之間的離子相互作用(質(zhì)子轉(zhuǎn)移)是使混合物可相互混合的驅(qū)動(dòng)力。類(lèi)似地，正常情況下不能混合的聚苯乙烯和聚丙烯酸乙酯在將苯乙烯輕度磺化后便可相互混合。(參見(jiàn)R.E.Taylor-Smith和R.A.Register，《高分子》(“Macromolecules”)，26，2802，1993。)也已經(jīng)使用電荷轉(zhuǎn)移使原本不能混合的聚合物能夠相互混合。例如，已經(jīng)證明，盡管聚丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯不能混合，在所用給予體和接受體的使用量合適的條件下，前者與丙烯酸(N-乙基咔唑-3-基)甲酯(電子給予體)發(fā)生共聚得到的共聚物以及后者與甲基丙烯酸2-[(3，5-二硝基苯甲?；?氧]乙酯(電子接受體)發(fā)生共聚得到的共聚物的混合物是可混合的。(參見(jiàn)M.C.Piton和A.Natansohn，《高分子》(“Macromolecules”)，28，15，1995)。使用相應(yīng)的給予體-接受體共聚單體也可以使聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚苯乙烯互相混合(參見(jiàn)M.C.Piton和A.Natansohn，《高分子》(“Macromolecules”)，28，1605，1995)。
存在多種評(píng)價(jià)聚合物的可混合性或相容性的實(shí)驗(yàn)方法，如最近A.Hale和H.Bair，《聚合物材料的熱分析》(“Thermal Characterization ofPolymeric Materials”)第二版，Academic Press，1997，第4章-“聚合物混合物與嵌段共聚物”(“Polymer blends and Block Copolymers”)。例如，在光學(xué)方法的領(lǐng)域中，不透明性通常是指兩相物質(zhì)，而透明通常是指相容體系。其它的評(píng)價(jià)可混合性的方法包括中子散射、紅外光譜(IR)、核磁共振(NMR)、X-射線散射和衍射、熒光、Brillouin散射、熔融滴定、量熱以及化學(xué)發(fā)光。例如，參見(jiàn)L.Robeson，出處同上；S.Krause，Chemtracts-Macromol.Chem.，2，367，1991a；D.Vessely，M.J.Folkes和P.S.Hope編輯、格拉斯哥Blackie Academic and Professional出版的《聚合物混合物和合金》(“Polymer Blends and Alloys”)第103-125頁(yè)；M.M.Coleman等，《聚合物混合物的特定相互作用和可混合性》(“Specific Interactions and the Miscibility of Polymer Blends”)，美國(guó)賓夕法尼亞蘭開(kāi)斯特的Technomic Publishing出版于1991年；A.Garton，《聚合物混合物、復(fù)合物和表面的紅外光譜》(“Infrared Spectroscopy ofPolymer Blends，Composites and Surfaces”)，美國(guó)紐約Hanser出版于1992年；L.W.Kelts等，《高分子》(“Macromolecules”)，26，2941，1993以及J.L.White和P.A.Mirau，《高分子》(“Macromolecules”)，26，3049，1993；J.L.White和P.A.Mirau，《高分子》(“Macromolecules”)，27，1648，1994；以及C.A.Cruz等，《高分子》(“Macromolecules”)，12，726，1979；以及C.J.Landry等，《高分子》(“Macromolecules”)，26，35，1993。
也已經(jīng)通過(guò)將反應(yīng)基團(tuán)引入聚合物基質(zhì)來(lái)促進(jìn)原本不相容的聚合物的相容性，其中在全息記錄步驟的過(guò)程中這些基團(tuán)能夠與感光單體反應(yīng)。由此，一些感光單體將在記錄的過(guò)程中被接枝到基質(zhì)上。如果有足夠的這樣的接枝，可能防止或減少記錄期間的相分離。然而，如果接枝基團(tuán)和單體的折射率相對(duì)近似，過(guò)多的接枝(例如超過(guò)30％的單體接枝到基質(zhì)上)將會(huì)趨向于不需要地降低折射率差別。
通過(guò)以使全息讀寫(xiě)成為可能的方式充分擔(dān)載光記錄材料來(lái)形成本發(fā)明的全息記錄介質(zhì)。典型地，介質(zhì)的制造包括使用例如用于容納混合物的密封圈將基質(zhì)前體/光致成像體系的混合物沉積在兩塊板之間。典型地，板是玻璃板，但也使用其它對(duì)用于寫(xiě)入數(shù)據(jù)的輻射透明的材料，例如塑料(聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯)?？梢栽诎逯g使用隔板來(lái)保持所希望的記錄基質(zhì)的厚度。在基質(zhì)固化的過(guò)程中，材料中的收縮可能在板中產(chǎn)生應(yīng)力，這種應(yīng)力改變板的平行度和/或間距，從而對(duì)介質(zhì)的光學(xué)特性產(chǎn)生不利影響。為減少這種影響，將板放置在包括能響應(yīng)平行度和/或間距的變化而進(jìn)行調(diào)整的支架(例如真空夾盤(pán))的設(shè)備中是有用的。這種設(shè)備中，可以使用常規(guī)干涉測(cè)量法對(duì)固化期間的平行度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行任何必要的調(diào)整。例如在序列號(hào)為08/867,563的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中對(duì)這種方法進(jìn)行了描述，其公開(kāi)的內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。本發(fā)明的光記錄材料可以通過(guò)其它方式擔(dān)載。例如，可以想到在基質(zhì)固化之前將基質(zhì)前體/光致成像體系混合物沉積到基片(例如納米多孔玻璃材料(如Vycor))的孔中。也可以設(shè)想使用更常規(guī)的聚合物加工方法，例如閉式模成形或片材擠出。還可以設(shè)想分層介質(zhì)，即包含多層基片(例如玻璃)的介質(zhì)，而光記錄材料層沉積在基片之間。
本發(fā)明的介質(zhì)能用于例如前述的全息系統(tǒng)中。全息介質(zhì)中可存儲(chǔ)信息的量與光記錄材料的折射率差別Δn和光記錄材料的的厚度d的乘積成比例。(折射率差別，Δn是已為公知的，并被定義為寫(xiě)入了平面波體全息圖的材料的折射率中正弦曲線變化的振幅。折射率以n(x)＝no+cos(Kx)變化，其中n(x)是空間變化的折射率，x是位置矢量，K是光柵波矢量，n0是介質(zhì)的折射率基線。參見(jiàn)例如P.Hariharan，《光學(xué)全息術(shù)原理、方法和應(yīng)用》(“Optical HolographyPrinciples，Techniques，and Applications”)，劍橋Cambridge University Press出版于1991年，第44頁(yè))。典型地，材料的Δn從記錄在介質(zhì)上的單個(gè)或多組體全息圖的衍射效率計(jì)算得到。Δn是寫(xiě)入之前與介質(zhì)相聯(lián)系的，但在記錄之后可以通過(guò)所實(shí)施的測(cè)量進(jìn)行觀察。本發(fā)明的光記錄材料的Δ以3×10-3或更高為有利。
其它光學(xué)制品的實(shí)例包括光束濾波器、光束控制器或偏轉(zhuǎn)器和光耦合器(例如，參見(jiàn)L.Solymar和D.Cooke，《體全息術(shù)和體光柵》(“VolumeHolography and Volume Gratings“)，Academic Press出版于1981年，第315-327頁(yè)，其公開(kāi)的內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此)。光束濾波器將入射激光束中以特定角度穿行的部分從其余光束中分離出來(lái)。具體而言地，稠密傳輸全息圖的Bragg選擇性能夠選擇性地衍射沿著特定角度入射的光線，而沿其它角度穿行的光線無(wú)偏轉(zhuǎn)地通過(guò)全息圖。(參見(jiàn)例如J.E.Ludman等，“激光束的非常密集全息非空間過(guò)濾”(“Very thick holographicnonspatial filtering of laser beams”)，《光學(xué)工程》(“OpticalEngineering”，)第36卷第6期第1700頁(yè)(1997)，其公開(kāi)的內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此)。光束控制器是偏轉(zhuǎn)以Bragg角入射的光的全息圖。典型地，光耦合器是將光線從光源偏轉(zhuǎn)向到目標(biāo)的光束偏轉(zhuǎn)器的組合體。這些制品，典型地被稱為全息光學(xué)元件，如以上針對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的討論，是通過(guò)在在記錄介質(zhì)上將特定的光學(xué)干涉圖案成像來(lái)形成。用于這些全息光學(xué)元件的介質(zhì)能夠通過(guò)此處論述的用于記錄介質(zhì)或波導(dǎo)的方法來(lái)形成。
如前所述，此處所討論的材料的原則不僅適用于全息圖的形成，而且也適用于例如波導(dǎo)的光學(xué)傳輸設(shè)備的形成。聚合物光學(xué)波導(dǎo)已經(jīng)在例如B.L.Booth在L.A.Hornak編輯、Marcel Dekker，Inc.出版于1992年的《用于光波集成光路的聚合物，技術(shù)和應(yīng)用》(“Polymers for Lightwave andIntegrated Optics，Technology and Applications”)中的《光學(xué)互連聚合物》(“Optical Interconnection Polymers”)、美國(guó)專(zhuān)利第5,292,620和5,219,710號(hào)中討論，其公開(kāi)的內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合與此)。本質(zhì)上，以所需要的波導(dǎo)圖案照射本發(fā)明的記錄材料以提供波導(dǎo)圖案和周?chē)?覆層)材料之間的折射率差別。例如，可以通過(guò)聚焦的激光或通過(guò)使用帶有非聚焦光源的掩模板進(jìn)行曝光。單層通常以這種方式曝光以提供波導(dǎo)圖案，并加上附加層使完成覆層，由此完成波導(dǎo)的制備。該方法描述于例如Booth，出處同上，第235-36頁(yè)以及美國(guó)專(zhuān)利第5,292,620號(hào)的第5和第6欄中。本發(fā)明的一個(gè)好處是，通過(guò)使用常規(guī)的模制方法，可以在基質(zhì)固化前將基質(zhì)/光致成像體系混合物模制成多種形狀。例如，可將基質(zhì)/光致成像體系混合物模制成脊?fàn)畈▽?dǎo)，然后將折射率圖案寫(xiě)入模制結(jié)構(gòu)中。這樣可以容易地形成例如Bragg光柵的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的這個(gè)特性拓寬了可以這種聚合波導(dǎo)的應(yīng)用領(lǐng)域。
通過(guò)以下具有旨在舉例說(shuō)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡明。
實(shí)施例和對(duì)比例為制作高性能記錄制品，首先必須將NCO封端預(yù)聚物和多元醇反應(yīng)以形成基質(zhì)，該基質(zhì)中存在保持未反應(yīng)的丙烯酸酯單體。
由于NCO封端的預(yù)聚物和多元醇的反應(yīng)是二元體系，在裝入Posiratio雙組分計(jì)量、混合和分送機(jī)(購(gòu)自Liquid Control Corp.)的一個(gè)存貯槽之前，將NCO封端預(yù)聚物、丙烯酸酯單體、光引發(fā)劑和熱穩(wěn)定劑預(yù)溶解以形成均勻溶液。將多元醇、錫催化劑和其它添加劑預(yù)混合并裝入另一個(gè)存貯槽。對(duì)每個(gè)存貯槽進(jìn)行脫氣，按照Liquid Control概述的程序調(diào)整源于存貯槽的物質(zhì)的分送至需要的量。
通過(guò)對(duì)將液體從兩個(gè)存貯槽同時(shí)計(jì)量加入螺旋元件靜態(tài)混合器進(jìn)行二組分的精確、準(zhǔn)確的混合，并且不夾帶氣泡。
為形成全息記錄制品，將所需量的充分混合的溶液分送到平行板之一承載的底基片的內(nèi)表面上。使由另一塊平行板承載的上基片與溶液接觸并且使其與底板保持預(yù)先設(shè)定的間距(方法見(jiàn)1999年8月3日公開(kāi)的美國(guó)專(zhuān)利第5,932,045號(hào)的描述，其公開(kāi)的內(nèi)容通過(guò)引用并入此處)。為保證生產(chǎn)的制品光學(xué)平整，保持整個(gè)結(jié)構(gòu)直到溶液固化。
高性能全息記錄制品的特點(diǎn)在于低收縮、動(dòng)態(tài)范圍和靈敏度。低收縮保證記錄的全息圖無(wú)劣化和待恢復(fù)的全息數(shù)據(jù)的總保真度。要求低于0.2％的低收縮。全息記錄介質(zhì)的動(dòng)態(tài)范圍典型地由參數(shù)M/#表征，該參數(shù)是對(duì)一個(gè)公共體積中能存儲(chǔ)多少給定平均散射效率的全息圖的度量。參數(shù)M/#由介質(zhì)的折射率差別和厚度決定。M/#的典型的值是1.5或更好。光敏性由消耗介質(zhì)的動(dòng)態(tài)范圍所需的總曝光時(shí)間來(lái)表征。光敏性可以在25到120秒之間。
對(duì)記錄引起的收縮、M/#/200μm以及光敏性的測(cè)定在1998年9月7日的出版的《應(yīng)用物理通訊》(“Applied Physics Letters”)第73卷第10期第1337-1339頁(yè)中有詳細(xì)描述，其公開(kāi)的內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。使一系列平面波全息圖角度多重化進(jìn)入記錄介質(zhì)產(chǎn)生了這些測(cè)量結(jié)果。用于記錄和恢復(fù)多重全息圖的倍頻二極管泵浦Nd:YAG激光經(jīng)空間濾波和校準(zhǔn)(通過(guò)使用透鏡實(shí)現(xiàn))產(chǎn)生平面波光源。該光線被偏振光束分光器和半波板分成兩束并且在樣品處以44°的外角相交。每束光的功率是2mW，光點(diǎn)直徑是4mm。每幅全息圖以預(yù)先設(shè)定的曝光時(shí)間寫(xiě)入。記錄后，將材料置于黑暗中20分鐘，然后以經(jīng)濾波后僅發(fā)射大于530nm波長(zhǎng)的光的氙燈進(jìn)行泛光固化。
對(duì)比例1制備含89.25重量％丙烯酸苯氧基乙酯(感光單體)、10.11重量％二丙烯酸乙氧基化雙酚-A酯(感光單體)、0.5重量％Ciba CGI-784(以上已定義的)(光引發(fā)劑)和0.14重量％的二月桂酸二丁錫(形成基質(zhì)的催化劑)的溶液。將0.0904g該溶液加入到含有0.2784g二異氰酸酯封端聚丙二醇(MW＝2471)(基質(zhì)前體)和0.05g α，ω-二羥基聚丙二醇(MW＝425)(基質(zhì)前體)的管形瓶中。混合物充分混合后在室溫下避光聚合過(guò)夜。該聚合是異氰酸酯基團(tuán)與羥基基團(tuán)聚合形成具有溶解的丙烯酸酯單體的聚氨酯的步驟?；旌衔飳?duì)肉眼是清澈透明的。在強(qiáng)鎢光下曝光(該曝光引發(fā)丙烯酸酯單體的聚合)，物質(zhì)變成牛奶的白色，這表明聚氨酯基質(zhì)和丙烯酸酯聚合物不相容。
查閱上文提到的Krause發(fā)表的聚合物可混合性表表明聚氨酯與Saran(一種氯化的聚合物)相互混合并因此相容。
對(duì)比例2下列對(duì)比例使用Posiratio雙組分計(jì)量、混合和分送器(購(gòu)自LiquidControl Corp)實(shí)施。將各組分中的產(chǎn)物預(yù)溶解并混合得到均勻溶液，然后將兩種溶液送進(jìn)機(jī)器上相應(yīng)的存貯槽A和B。對(duì)每個(gè)存貯槽進(jìn)行脫氣。按照Liquid Control概述的程序調(diào)整源于存貯槽的物質(zhì)的分送至需要的量。
通過(guò)對(duì)將液體從兩個(gè)存貯槽同時(shí)計(jì)量加入螺旋元件靜態(tài)混合器進(jìn)行二組分的精確、準(zhǔn)確的混合，并且不夾帶氣泡。將形成的混合物(其總重量由每一組分計(jì)量得到)分送到小錫碟上進(jìn)行下列觀察(a)開(kāi)始放熱(b)放熱峰值(c)軟凝膠(d)制作完成(e)收縮(f)動(dòng)態(tài)范圍，M/#/200μm(g)靈敏度，寫(xiě)入80％樣品的秒數(shù)。
將上述性能測(cè)定如下開(kāi)始放熱，即分送在碟上的材料的溫度開(kāi)始升高的時(shí)間，它表明反應(yīng)的開(kāi)始，并通過(guò)插入分送在碟上的材料中的熱電偶或溫度計(jì)來(lái)測(cè)量。
放熱峰值通過(guò)監(jiān)測(cè)熱電偶或溫度計(jì)的溫度達(dá)到峰值的時(shí)間來(lái)記錄。
軟凝膠狀態(tài)通過(guò)指壓分送在碟上的材料來(lái)監(jiān)測(cè)。軟凝膠狀態(tài)是指分送在碟上的材料表面不粘手并且當(dāng)?shù)哟怪眱A斜時(shí)不會(huì)流動(dòng)，但指壓仍會(huì)使之變形的狀態(tài)。
固化也通過(guò)指壓分送在碟上的材料來(lái)測(cè)定。指壓不能使分送在碟上的材料變形時(shí)即發(fā)生了固化。
收縮(主要發(fā)生在介質(zhì)的厚度上)通過(guò)測(cè)量多角化全息圖的Bragg失諧(讀取角度的變化)來(lái)測(cè)定。材料的物理收縮和Bragg失諧之間的數(shù)量關(guān)系在上述的參考文獻(xiàn)(即1998年9月7日出版的《應(yīng)用物理通訊》(“Applied Physics Letters”)第73卷第10期的第1337-1339頁(yè))中有詳細(xì)描述，定義M/#為記錄材料的動(dòng)態(tài)范圍。在將曝光時(shí)間設(shè)置為消耗基質(zhì)中所有的感光材料的條件下通過(guò)使一系列全息圖多重化來(lái)測(cè)量M/#。M/#被定義為所有的多重全息圖散射效率的平方根之和。因?yàn)镸/#取決于介質(zhì)的厚度，所以實(shí)施例中所列的數(shù)值被都修證至200μm厚。
光敏性通過(guò)達(dá)到記錄介質(zhì)的總M/#的80％所需的累計(jì)曝光時(shí)間來(lái)測(cè)量。材料的光敏性越高，達(dá)到總M/#的80％所需的累計(jì)曝光時(shí)間越短。
對(duì)比例2中組合物的配方和分送在碟上的材料的特性列于表2中。通過(guò)對(duì)將液體從兩個(gè)存貯槽同時(shí)計(jì)量加入螺旋元件靜態(tài)混合器進(jìn)行二組分的精確、準(zhǔn)確的混合，并且不夾帶氣泡。將得到的混合物((其總重量由每一組分計(jì)量得到))分送到兩塊平行的3”×3”的透明玻璃片之間，觀察下列時(shí)間用于比較開(kāi)始放熱所需的時(shí)間，其被定義為溫度從24℃升高到30℃所需的時(shí)間。
放熱至峰值所需的時(shí)間。
軟凝膠時(shí)間，在軟凝膠狀態(tài)下，兩片玻璃片還能彼此滑脫。
制作完成的時(shí)間，此時(shí)混合物是固態(tài)并且兩片玻璃片不能彼此滑脫。
表2

1)Baytech WE-180，購(gòu)自Bayer，二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯和基于二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯和聚丁二醇的NCO-封端預(yù)聚物的50/50混合物。
2)聚環(huán)氧丙烷三醇的分子量為1000。
實(shí)施例1除利用下列成分得到下表3所示的性能以外，按照對(duì)比例2的過(guò)程制得實(shí)施例1的樣品并進(jìn)行評(píng)價(jià)。
表3

Mondur ML是購(gòu)自Bayer的液態(tài)二苯基甲烷二異氰酸酯。
實(shí)施例2除利用下列成分得到下表4所示的性能之外，按照對(duì)比例2的過(guò)程制得實(shí)施例2的樣品并進(jìn)行評(píng)價(jià)。
表4

Mondur TD是購(gòu)自Bayer的甲苯二異氰酸酯(TDI)。
實(shí)施例3除利用下列成分得到下表5所示的性能之外，按照對(duì)比例2的過(guò)程制得實(shí)施例3的樣品并進(jìn)行評(píng)價(jià)。
表5

Baytech MP-160(購(gòu)自Bayer)是基于二苯基甲烷二異氰酸酯和聚丙烯醚乙二醇的NCO-封端預(yù)聚物。
實(shí)施例4除利用下列成分得到下表6所示的性能外，按照對(duì)比例2的過(guò)程制得實(shí)施例2的樣品并進(jìn)行評(píng)價(jià)。
表6

Desmodur N3200是購(gòu)自Bayer的HDI的縮二脲衍生物。
PMEG 1000是分子量為1000的聚四亞甲基醚二醇。
聚環(huán)氧丙烷三醇的分子量為1500。
提出以上的描述是為了能夠使本領(lǐng)域的技術(shù)人員做出并使用本發(fā)明，并且在具體應(yīng)用及其要求的條件下提供的。優(yōu)選實(shí)施方案的各種改變對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將會(huì)是顯而易見(jiàn)的，并且在此定義的一般原則可應(yīng)用于其它實(shí)施方案和應(yīng)用而不偏離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍。因此，本發(fā)明不是僅限于所示的實(shí)施方案，而是與本文所公開(kāi)的原理和特征相一致的最寬范圍。
本文公開(kāi)了幾個(gè)數(shù)值范圍限定。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，所公開(kāi)的數(shù)值范圍必然支持所公開(kāi)的數(shù)值范圍內(nèi)的任何范圍，即使在說(shuō)明中沒(méi)有逐字指明精確范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可以在整個(gè)所公開(kāi)的數(shù)值范圍內(nèi)實(shí)施。支持相反的意見(jiàn)將會(huì)“讓形式勝于物質(zhì)”并且允許書(shū)面說(shuō)明要求對(duì)申請(qǐng)過(guò)程中范圍可能縮小的權(quán)利要求進(jìn)行截取，而這僅僅是因?yàn)樯暾?qǐng)人在本文中進(jìn)行了廣泛的公開(kāi)而在申請(qǐng)過(guò)程中可能縮小權(quán)利要求的范圍。最后，在本文中將本申請(qǐng)所提到的專(zhuān)利和出版物的全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種包含通過(guò)包含組分1和組分2的材料的聚合反應(yīng)形成的聚合物基質(zhì)和感光物質(zhì)的光學(xué)制品，所述組分1包含NCO-封端預(yù)聚物，所述組分2包含多元醇；其中所述材料具有在將所述組分1和所述組分2混合之后12分鐘內(nèi)出現(xiàn)的放熱峰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)制品，其中聚合反應(yīng)選自聚氨酯形成反應(yīng)、聚脲形成反應(yīng)及其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)制品，其中所述組分1包含選自芳香族異氰酸酯、脂肪族異氰酸酯及其組合的物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)制品，其中所述組分1包含選自芳香族二異氰酸酯、1，6-己二異氰酸酯、1，6-己二異氰酸酯的衍生物及其組合的物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)制品，其中所述多元醇包含聚環(huán)氧丙烷的多元醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的光學(xué)制品，其中所述組分2還包含聚四亞甲基醚二醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)制品，其中感光物質(zhì)是感光單體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的光學(xué)制品，其中感光單體是丙烯酸酯單體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)制品，其中光學(xué)制品是厚度大于200μm且Δn為3×10-3或更高的全息記錄介質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)制品，其中光學(xué)制品是光波導(dǎo)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)制品，其中光學(xué)制品的寫(xiě)入所引起的收縮率小于0.25％。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)制品，其中光學(xué)制品是全息記錄介質(zhì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)制品，其中所述材料具有在將所述組分1和所述組分2混合之后5分鐘內(nèi)出現(xiàn)的放熱峰，并且所述材料在將所述組分1和所述組分2混合之后15分鐘內(nèi)呈軟凝膠態(tài)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)制品，其中所述材料具有在將所述組分1和所述組分2混合之后3分鐘內(nèi)出現(xiàn)的放熱峰，并且所述材料在將所述組分1和所述組分2混合之后5分鐘內(nèi)呈軟凝膠態(tài)。
15.一種包含通過(guò)包含組分1和組分2的材料的聚合反應(yīng)形成的聚合物基質(zhì)和感光物質(zhì)的光學(xué)制品，所述組分1包含二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、通過(guò)二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯和聚1，4-丁二醇的反應(yīng)形成的NCO-封端預(yù)聚物、丁酸酯化羥基甲苯和1，6-己二異氰酸酯的衍生物，所述組分2包含環(huán)氧丙烷的多元醇和聚四亞甲基醚的多元醇；其中所述材料具有在將所述組分1和所述組分2混合之后12分鐘內(nèi)出現(xiàn)的放熱峰。
16.一種包含通過(guò)包含組分1和組分2的材料的聚合反應(yīng)形成的聚合物基質(zhì)和感光物質(zhì)的光學(xué)制品，所述組分1包含選自二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、1，6-己二異氰酸酯和1，6-己二異氰酸酯的衍生物的NCO-封端預(yù)聚物，所述組分2包含聚環(huán)氧丙烷的多元醇；其中所述材料具有在將所述組分1和所述組分2混合之后12分鐘內(nèi)出現(xiàn)的放熱峰。
17.一種用于生產(chǎn)光學(xué)制品的方法，該方法包括混合組分1和組分2以形成含有感光物質(zhì)的材料；然后使所述材料的成分發(fā)生反應(yīng)，其中所述組分1包含NCO-封端預(yù)聚物，所述組分2包含多元醇，所述材料具有在將所述組分1和所述組分2混合之后12分鐘內(nèi)出現(xiàn)的放熱峰。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述反應(yīng)包括選自聚氨酯形成反應(yīng)、聚脲形成反應(yīng)、陽(yáng)離子環(huán)氧聚合、陽(yáng)離子乙烯基醚聚合、陽(yáng)離子鏈烯基醚聚合、陽(yáng)離子烯丙基醚聚合、陽(yáng)離子縮烯酮聚合、環(huán)氧-胺逐步聚合、環(huán)氧-硫醇逐步聚合、不飽和酯-胺逐步聚合、不飽和酯-硫醇逐步聚合、氫化硅烷化及其組合的聚合反應(yīng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述組分1包含選自芳香族異氰酸酯、脂肪族異氰酸酯及其組合的物質(zhì)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述組分1包含選自芳香族二異氰酸酯、1，6-己二異氰酸酯、1，6-己二異氰酸酯的衍生物及其組合的物質(zhì)。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述多元醇包含聚環(huán)氧丙烷的多元醇。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述組分2還包含聚四亞甲基醚二醇。
23.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中感光物質(zhì)是感光單體。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中感光單體是丙烯酸酯單體。
25.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述材料具有在將所述組分1和所述組分2混合之后5分鐘內(nèi)出現(xiàn)的放熱峰，并且所述材料在將所述組分1和所述組分2混合之后15分鐘內(nèi)呈軟凝膠態(tài)。
26.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述材料具有在將所述組分1和所述組分2混合之后3分鐘內(nèi)出現(xiàn)的放熱峰，并且所述材料在將所述組分1和所述組分2混合之后5分鐘內(nèi)呈軟凝膠態(tài)。
27.一種用于生產(chǎn)光學(xué)制品的方法，該方法包括將感光物質(zhì)和包含組分1和組分2的材料混合，所述組分1包含二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、通過(guò)二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯和聚1，4-丁二醇的反應(yīng)形成的NCO-封端預(yù)聚物、丁酸酯化羥基甲苯和1，6-己二異氰酸酯的衍生物，并且所述組分2包含環(huán)氧丙烷的多元醇和聚四亞甲基醚的多元醇；和使所述材料的成分發(fā)生反應(yīng)；其中所述材料具有在將所述組分1和所述組分2混合之后12分鐘內(nèi)出現(xiàn)的放熱峰，并且所述材料在將所述組分1和所述組分2混合之后30分鐘內(nèi)呈軟凝膠態(tài)。
28.一種用于生產(chǎn)光學(xué)制品的方法，該方法包括將感光物質(zhì)和包含組分1和組分2的物質(zhì)混合，所述組分1包含選自二苯基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、1，6-己二異氰酸酯和1，6-己二異氰酸酯的衍生物的NCO-封端預(yù)聚物，所述組分2包含聚環(huán)氧丙烷的多元醇；和使所述材料的成分發(fā)生反應(yīng)；其中所述材料具有在將所述組分1和所述組分2混合之后12分鐘內(nèi)出現(xiàn)的放熱峰，并且所述材料在將所述組分1和所述組分2混合之后30分鐘內(nèi)呈軟凝膠態(tài)。
全文摘要
本文描述了包括方法和組合物在內(nèi)的高性能全息記錄制品的快速大規(guī)模生產(chǎn)。為了制備基于雙組分聚氨酯基質(zhì)體系的高性能全息記錄制品，例如，多元醇和所有的添加劑必須基本不含水分。一旦將異氰酸酯與多元醇、包括催化劑和所有其它組分混合在一起，必須進(jìn)行脫氣以除去在混合過(guò)程中引入混合物的所有殘存空氣。脫氣耗費(fèi)時(shí)間，并且在所有的空氣氣泡都被從異氰酸酯－多元醇混合物中排出之前不能允許聚氨酯反應(yīng)的進(jìn)行。本發(fā)明的快速大規(guī)模生產(chǎn)克服了此類(lèi)方法限制，從而可以進(jìn)行高性能全息記錄制品的大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G03H1/02GK1564834SQ02819860
公開(kāi)日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2002年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月7日
發(fā)明者S·塞塔沙亞諾恩, M·施內(nèi)斯 申請(qǐng)人:英法塞技術(shù)公司