專利名稱：綠光敏感全息光致聚合物及全息記錄干板的制備方法
技術領域：
本發(fā)明與全息存儲有關，特別是一種用于全息存儲的綠光敏感全息光致聚合物及全息記錄干板的制備方法。本發(fā)明的全息干板尤其適用于干法在線處理數(shù)字全息存儲。
背景技術：
全息存儲是60年代高相干光源激光被發(fā)明后隨著激光全息發(fā)展而出現(xiàn)的一種大容量高存儲密度的存儲方式，與傳統(tǒng)的存儲方式相比，以其高冗余度、高存儲容量、快速的數(shù)據(jù)傳輸率、存取時間快、可并行內(nèi)容尋址等優(yōu)點，受到目前光信息存儲領域的高度重視。數(shù)字全息存儲的應用在很大程度上取決于是否有合適的干法在線處理全息記錄介質(zhì)。用于全息存儲的記錄介質(zhì)較多，可永久保存信息的全息圖用銀鹽全息干版、銀鹽非漂白型位相全息干版、光致聚合物及光致抗蝕劑等；可擦重復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。光致聚合物材料由于具有高的靈敏度、大的動態(tài)范圍、優(yōu)良的光學質(zhì)量、可用完全干法處理及快速顯影、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(shù)字全息存儲的一次寫入型材料。
用于全息存儲的光致聚合物有好幾種類型，其中丙烯酰胺型光致聚合物由于具有高衍射效率、高的曝光靈敏度、高信噪比、價格低廉、制備方便，受到人們重視，但這種材料受環(huán)境影響很大，特別是濕度的影響。在普通實驗條件下，材料的可重復性差。當環(huán)境濕度超過60％以后，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，不適合大量制備這種材料。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(fā)現(xiàn)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(zhì)量，而且會降低材料的曝光靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題在于克服上述現(xiàn)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干板的制備方法，該綠光敏感全息光致聚合物是一種光致聚合物干膜，受環(huán)境濕度影響小，而且光致聚合物所需干燥的時間大大縮短。干膜的衍射效率較高，可以達到65％，抗縮皺能力強，曝光靈敏度可達50mJ/cm2。
本發(fā)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％丙烯酰胺 20～30N，N-亞甲基雙丙烯酰胺0～7藻紅B0.13～0.18N-苯基甘氨酸 0.6～2.5
二甲亞砜 13～257wt％聚乙烯醇溶液 45～60。
利用上述綠光敏感的光致聚合物制備全息記錄干板的方法，其特征在于包括下列步驟①清洗基片，按上述的配比范圍，選定配比并稱量各原料；②將聚乙烯醇加入蒸餾水中，在恒溫磁力加熱攪拌器上加熱，溫度控制在80℃，待充分溶解后，得到7wt％的無色透明聚乙烯醇水溶液；③將藻紅B充分溶解于蒸餾水中，配制成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酰胺、亞甲基雙丙烯酰胺、二甲亞砜、N-苯基甘氨酸，然后在紅燈下操作，加入第③步配制的藻紅B溶液，最后將所配制的溶液在磁力攪拌器上攪拌1～3小時，隨后進行超聲處理，去除里面的氣泡，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干燥的基片上，然后放在暗室中干燥36～48小時，待溶劑揮發(fā)后得到光聚物全息記錄干板。
光致聚合是以化學方法產(chǎn)生自由基或離子引發(fā)單體分子發(fā)生聚合的反應。全息圖是通過光致聚合物曝光后產(chǎn)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干涉光照射時，在干涉亮區(qū)，光敏劑藻紅B吸收光后，變成了三重激發(fā)態(tài)，隨后與引發(fā)劑N-苯基甘氨酸發(fā)生反應，形成自由基，從而引發(fā)丙烯酰胺和雙丙烯酰胺發(fā)生聚合，染料被漂白。由于聚合，在亮區(qū)與暗區(qū)之間，形成單體的濃度梯度，從而引起單體從高濃度的暗區(qū)向低濃度的亮區(qū)擴散。隨著進一步曝光，單體不斷被消耗，鄰近暗區(qū)的單體不斷向亮區(qū)擴散，這樣就產(chǎn)生了濃度和密度的梯度，形成折射率調(diào)制的位相型光柵。本發(fā)明所制備的光致聚合物，由于受環(huán)境濕度影響較小，所以干膜在記錄前或者在記錄后的保存時間都較長，而且由于以固態(tài)引發(fā)劑代替以往的液態(tài)引發(fā)劑，其成膜所需要的干燥時間大大縮短。用Ar+激光器(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(zhì)。
具體實例方式下面通過具體實施例對本發(fā)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％丙烯酰胺25.0wt％N-苯基甘氨酸0.69wt％藻紅B0.18wt％二甲亞砜14.13wt％并按比例稱量各原料；所述綠光敏感全息干板的制備方法，其制備過程為(1)首先將60wt％的聚乙烯醇加入蒸餾水中，在恒溫磁力加熱攪拌器上加熱，溫度控制在80℃，待其充分溶解后，得到7wt％的聚乙烯醇水溶液；(2)將0.18wt％藻紅B染料充分溶解于蒸餾水，配制成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％的丙烯酰胺晶體，加入14.13wt％的增塑劑二甲亞砜和0.69wt％的N-苯基甘氨酸，然后在紅燈下，加入上述第二步配制的藻紅B溶液，最后將配制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)步制備的溶膠倒在玻璃片上，然后放在暗室中干燥24～36小時，待溶劑揮發(fā)后得到光聚物全息干板。
經(jīng)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的制備過程進行制備，該光聚物組份含量為聚乙烯醇60wt％丙烯酰胺25.0wt％N-苯基甘氨酸1.40wt％藻紅B0.14wt％二甲亞砜13.46wt％所得的光聚物全息干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的制備過程進行制備，該光聚物組份含量為聚乙烯醇60wt％丙烯酰胺25.0wt％N-苯基甘氨酸2.08wt％藻紅B0.14wt％二甲亞砜12.78wt％
所得的光聚物全息干板的衍射效率達到37％，曝光靈敏度為62mJ/cm2。
實施例4按照實施例1的制備過程進行制備，該光聚物組份含量為聚乙烯醇50wt％丙烯酰胺28.4wt％N-苯基甘氨酸1.34wt％藻紅B0.14wt％二甲亞砜20.12wt％所得的光聚物全息干板的衍射效率達到55％，曝光靈敏度為60mJ/cm2。
實施例5按照實施例1的制備過程進行制備，該光聚物組份含量為聚乙烯醇48.37wt％丙烯酰胺25.1wt％N-苯基甘氨酸1.26wt％藻紅B0.13wt％二甲亞砜25.14wt％所得的光聚物全息干板的衍射效率達到39％，曝光靈敏度為58mJ/cm2。
實施例6按照實施例1的制備過程進行制備，該光聚物組份含量為聚乙烯醇45wt％丙烯酰胺26.2wt％亞甲基雙丙烯酰胺6.66wt％
N-苯基甘氨酸1.31wt％藻紅B0.13wt％二甲亞砜19.71wt％所得的光聚物全息干板的衍射效率達到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，其特征在于它的組成是成份 配比wt％丙烯酰胺 20～30N，N-亞甲基雙丙烯酰胺 0～7藻紅B 0.13～0.18N-苯基甘氨酸 0.6～2.5二甲亞砜 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制備全息記錄干板的方法，其特征在于包括下列步驟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，在恒溫磁力加熱攪拌器上加熱，溫度控制在80℃，待充分溶解后，得到7wt％的無色透明聚乙烯醇水溶液；③將藻紅B充分溶解于蒸餾水中，配制成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酰胺、亞甲基雙丙烯酰胺、二甲亞砜、N-苯基甘氨酸，然后在紅燈下操作，加入第③步配制的藻紅B溶液，最后將所配制的溶液在磁力攪拌器上攪拌1～3小時，隨后進行超聲處理，去除里面的氣泡，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干燥的基片上，然后放在暗室中干燥36～48小時，待溶劑揮發(fā)后得到光聚物全息記錄干板。
全文摘要
一種綠光敏感全息光致聚合物及全息記錄干板的制備方法，所述的綠光敏感全息光致聚合物由成膜物聚乙烯醇，單體丙烯酰胺和雙丙烯酰胺，光敏劑藻紅B、引發(fā)劑N－苯基甘氨酸以及增塑劑組成。全息記錄干板的制備過程是首先將聚乙烯醇溶解于蒸餾水中，制得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酰胺晶體和亞甲基雙丙烯酰胺晶體，以及N－苯基甘氨酸和增塑劑，第三步再加入溶解于蒸餾水中的藻紅B晶體，第四步將上述溶膠倒在基片上，等水份揮發(fā)后制得光聚物全息干板。本發(fā)明的材料對綠光敏感，受環(huán)境濕度影響小，抗縮皺能力強，干燥時間短，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(yōu)先權日2004年9月28日
發(fā)明者弓巧俠, 顧冬紅, 黃明舉, 干福熹 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所