專利名稱：基于聚甲基共聚物的玻璃態(tài)全息存儲(chǔ)聚合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光致聚合物全息記錄材料及其制備方法，具體涉及一種基于聚甲基共聚物的玻璃態(tài)全息存儲(chǔ)聚合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
光學(xué)體全息存儲(chǔ)由于具有存儲(chǔ)密度高、數(shù)據(jù)傳輸快、冗余度高、并行尋址等優(yōu)勢而成為信息存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展的主要方向。但是要實(shí)現(xiàn)高密度體全息存儲(chǔ)器的實(shí)用化目標(biāo)，當(dāng)前面臨的首要問題是選擇合適的記錄介質(zhì)。光致聚合物具有動(dòng)態(tài)范圍大、靈敏度高、無需后續(xù)處理等優(yōu)勢而成為非常具有潛力的全息存儲(chǔ)材料。衍射效率、響應(yīng)速度、體積穩(wěn)定性是衡量光致聚合物全息性能的主要指標(biāo)，而多數(shù)聚合物材料在保證全息存儲(chǔ)性能的前提下厚度很難提高是影響材料實(shí)用化的重要因素。本發(fā)明的材料厚度可在IOmm內(nèi)自由控制，衍射效率可達(dá)80%，相對于以聚甲基丙烯酸甲酯為基底僅摻雜菲醌的存儲(chǔ)介質(zhì)，本發(fā)明具有更快的響應(yīng)速度，更高的體積穩(wěn)定性，是一種優(yōu)異的全息存儲(chǔ)材料。其它光致聚合物發(fā)明參閱專利申請?zhí)?00410066746. 9,02149193. 3,03116838, 01126357. 1 及 200710144437. 2 的專利申請文件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種體積穩(wěn)定性高、響應(yīng)速度快，適宜作為體全息存儲(chǔ)記錄介質(zhì)的玻璃態(tài)聚合物材料。本發(fā)明的目的還在于提供這種材料的制備方法。本發(fā)明的目的可以通過如下技術(shù)實(shí)現(xiàn)(1)按質(zhì)量比15 1-25 1將甲基丙烯酸甲酯(MMA)與形成長鏈共聚物基底 P (MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)混合；(2)然后摻入占甲基丙烯酸甲酯(MMA)質(zhì)量百分比為0. 4-0. 6%的偶氮二異丁腈 (AIBN)及 0.6-1. 5% 的菲醌(PQ)；(3)而后摻入下列組分的一種或任何組合占甲基丙烯酸甲酯(MMA)質(zhì)量百分比， 直徑為5-30納米的0. 05-0. 2 %的二氧化硅SW2顆粒，0. 05-0. 5 %的二氧化鈦TW2顆?；?0. 05-0. 8%的氧化鋯ZrO顆粒；(4)將上述混合液置于稱量瓶內(nèi)，在50_60°C溫度下利用超聲震蕩2-4小時(shí)；(5)然后以溫度小于5°C /分鐘的速率升溫至75-85°C下靜置10-30分鐘；(6)再以溫度大于10°C /分鐘的速度降溫至50-60°C，并在該溫度下放置48_96小時(shí)；(7)將聚合物從稱量瓶中取出，按需要進(jìn)行切割和拋光，制得成品。本發(fā)明還具有如下特征制備方法還可以是(1)按質(zhì)量百分比15 1-25 1將甲基丙烯酸甲酯(MMA)與形成長鏈共聚物基底P (MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)混合，
(2)然后摻入占甲基丙烯酸甲酯(MMA)質(zhì)量百分比為0.4-0. 6%的偶氮二異丁腈 (AIBN)；(3)將混合液在50_60°C溫度下靜置2-4小時(shí)；(4)以溫度小于5°C /分鐘的速率升溫至75_85°C下靜置10-30分鐘；(5)再以溫度大于10°C /分鐘的速率降溫至50-60°C，并在該溫度下放置小時(shí)；(6)將上述固化物放入四氫呋喃溶液中放置M-96小時(shí)；待其溶解后將混合液放置于稱量瓶內(nèi)，并摻入占甲基丙烯酸甲酯(MMA)質(zhì)量百分比為0.6-1. 5%的菲醌(PQ)，(7)而后摻入下列組分的一種或任何組合占甲基丙烯酸甲酯(MMA)質(zhì)量百分比， 直徑為5-30納米的0. 05-0. 2 %的二氧化硅SW2顆粒，0. 05-0. 5 %的二氧化鈦TW2顆?；?0. 05-0. 8%的氧化鋯ZrO顆粒；(8)將上述混合液利用超聲震蕩2-4小時(shí)；然后在50-60°C溫度下放置48_96小時(shí)；(9)將聚合物從稱量瓶中取出，按需要進(jìn)行切割和拋光，制得成品。按照以上方法制得的一種基于聚甲基共聚物的玻璃態(tài)全息存儲(chǔ)聚合物，該聚合物厚度為0. I-IOmm,響應(yīng)波段為350_550nm該材料以P(MMA-co-MAA)共聚物為基底，菲醌(PQ)為光敏劑，Si02、Ti02、Zr0等氧化物納米粒子為折射率調(diào)控成分。制備方法為以偶氮二異丁腈(AIBN)引發(fā)甲基丙烯酸甲酯與甲基丙烯酸共聚產(chǎn)生P (MMA-C0-MAA)共聚物，聚合過程中或聚合完成后摻入菲醌(PQ) 及Si02、TiO2, ZrO等氧化物納米粒子，通過溫控技術(shù)使材料固化后打磨拋光。該技術(shù)制備出的材料厚度為0. 1-lOmm，響應(yīng)波段為350-550nm，相對于以聚甲基丙烯酸甲酯為基底的僅摻雜PQ的光致聚合物具有更高的響應(yīng)靈敏度與體積穩(wěn)定性，適用于短波長的全息存儲(chǔ)應(yīng)用。


圖1是P (MMA-co-MAA)共聚物的結(jié)構(gòu)式。圖2是材料的吸收譜。圖3是不同S^2納米粒子含量的材料的衍射效率實(shí)驗(yàn)曲線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的原料中含有形成長鏈共聚物基底P(MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA) 與甲基丙烯酸甲酯(MMA)；作為光敏劑的生色團(tuán)菲醌(PQ)；作為偶氮類熱引發(fā)劑的偶氮二異丁腈(AIBN)，作為折射率調(diào)節(jié)劑的二、四族金屬氧化物納米顆粒，此外調(diào)節(jié)劑還可以包括一、三族有機(jī)金屬配合物NaMA，ZnMA。本發(fā)明采用上述原料，本發(fā)明經(jīng)由上述方法制得的材料顏色為黃色或橙黃色，材料的形狀及大小由承載混合液的容器形狀決定，厚度可根據(jù)應(yīng)用需要由配料的質(zhì)量控制，也可以由后續(xù)的打磨拋光進(jìn)行調(diào)整，采用本發(fā)明的制備方法可以制備厚度為0. I-IOmm的聚合物樣品。圖2表明該材料的吸收波段為350-550nm，衍射效率在532nm波段下測量可達(dá)80%，散射低，響應(yīng)速度快，體積穩(wěn)定性佳，非常適宜用作體全息存儲(chǔ)介質(zhì)。圖3給出了不同S^2納米粒子含量的該材料的衍射效率曲線。
下面舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)的描述實(shí)施例1 以形成長鏈共聚物基底P(MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)與甲基丙烯酸甲酯 (MMA)單體、作為光敏劑的生色團(tuán)菲醌(PQ)、作為熱引發(fā)劑的偶氮二異丁腈(AIBN)、作為折射率調(diào)節(jié)劑的二氧化硅納米顆粒為原料，按照下述方法制成產(chǎn)品。第一步以質(zhì)量分別為10克和0.5克的甲基丙烯酸甲酯(MMA)與甲基丙烯酸 (MAA)混合，第二步摻入0. 06克的偶氮二異丁腈(AIBN)與0. 15克的菲醌(PQ)，第三步摻入0. 02克的直徑為5-30納米的二氧化硅SW2納米顆粒；第四步將混合液放置于直徑25mm的稱量瓶內(nèi)，在50°C溫度下利用超聲震蕩4小時(shí)；第五步將溫度以小于5°C /分鐘的速率升溫至85°C下靜置10分鐘；第六步以大于10°C /分鐘的速度降溫至50°C，并在該溫度下放置96小時(shí)；第七步將聚合物從稱量瓶中取出，按需要進(jìn)行切割和拋光，制得成品。實(shí)施例2 以形成長鏈共聚物基底P(MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)與甲基丙烯酸甲酯 (MMA)單體、作為光敏劑的生色團(tuán)菲醌(PQ)、作為熱引發(fā)劑的偶氮二異丁腈(AIBN)、作為折射率調(diào)節(jié)劑的二氧化鈦納米顆粒為原料，按照下述方法制成產(chǎn)品。第一步以質(zhì)量分別為10克和0.5克的甲基丙烯酸甲酯(MMA)與甲基丙烯酸 (MAA)混合，第二步摻入0. 05克的偶氮二異丁腈(AIBN)和0. 1克的菲醌(PQ)，第三步摻入直徑為5-30納米的0. 02克的二氧化鈦TW2顆粒；第四步將混合液放置于直徑25mm的稱量瓶內(nèi)，在60°C溫度下利用超聲震蕩2小時(shí)；第五步將溫度以小于5°C /分鐘的速率升溫至75°C下靜置30分鐘；第六步以大于10°C /分鐘的速度降溫至60°C，并在該溫度下放置48小時(shí)；第七步將聚合物從稱量瓶中取出，按需要進(jìn)行切割和拋光，制得成品。實(shí)施例3 以形成長鏈共聚物基底P(MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)與甲基丙烯酸甲酯 (MMA)單體、作為光敏劑的生色團(tuán)菲醌(PQ)、作為熱引發(fā)劑的偶氮二異丁腈(AIBN)、作為折射率調(diào)節(jié)劑的氧化鋯ZrO納米顆粒為原料，按照下述方法制成產(chǎn)品。第一步以質(zhì)量分別為10克和0.5克的甲基丙烯酸甲酯(MMA)與甲基丙烯酸 (MAA)混合，第二步摻入0. 05克的偶氮二異丁腈(AIBN)和0. 1克的菲醌(PQ)，第三步摻入直徑為5-30納米的0. 02克的氧化鋯ZrO顆粒；第四步將混合液放置于直徑25mm的稱量瓶內(nèi)，在60°C溫度下利用超聲震蕩2小時(shí)；第五步將溫度以小于5°C /分鐘的速率升溫至80°C下靜置20分鐘；第六步以大于10°C /分鐘的速度降溫至60°C，并在該溫度下放置48小時(shí)；4
第七步將聚合物從稱量瓶中取出，按需要進(jìn)行切割和拋光，制得成品。實(shí)施例4 以形成長鏈共聚物基底P(MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)與甲基丙烯酸甲酯 (MMA)單體、作為光敏劑的生色團(tuán)菲醌(PQ)、作為熱引發(fā)劑的偶氮二異丁腈(AIBN)、作為折射率調(diào)節(jié)劑的二氧化硅納米顆粒為原料，按照下述方法制成產(chǎn)品。第一步以質(zhì)量分別為10克和0.5克的甲基丙烯酸甲酯(MMA)與甲基丙烯酸 (MAA)混合，第二步摻入0. 05克的偶氮二異丁腈(AIBN)；第三步將混合液在60°C溫度下靜置2小時(shí)；第四步將溫度以小于5°C /分鐘的速率升溫至85°C下靜置20分鐘；第五步以大于10°C /分鐘的速度降溫至60°C，并在該溫度下放置48小時(shí)；第六步將上述固化物放入四氫呋喃溶液中放置96小時(shí)；第七步待其溶解后將混合液放置于直徑25mm的稱量瓶內(nèi)，摻入0. 1克的菲醌 (PQ)，而后摻入直徑為5-30納米的0. 02克的二氧化硅SW2顆粒；第八步在60°C溫度下利用超聲震蕩2小時(shí)后；再將混合液在60°C溫度下放置96 小時(shí)；第九步將聚合物從稱量瓶中取出，按需要進(jìn)行切割和拋光，制得成品。實(shí)施例5 以形成長鏈共聚物基底P(MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)與甲基丙烯酸甲酯 (MMA)單體、作為光敏劑的生色團(tuán)菲醌(PQ)、作為熱引發(fā)劑的偶氮二異丁腈(AIBN)、作為折射率調(diào)節(jié)劑的二氧化鈦納米顆粒為原料，按照下述方法制成產(chǎn)品。第一步以質(zhì)量為10克的甲基丙烯酸甲酯(MMA)與0. 5克的甲基丙烯酸(MAA)混
η j第二步摻入0. 05克的偶氮二異丁腈(AIBN)；第三步將混合液在60°C溫度下靜置2小時(shí)；第四步將溫度以小于5°C /分鐘的速率升溫至85°C下靜置10分鐘；第五步以大于10°C /分鐘的速度降溫至60°C，并在該溫度下放置M小時(shí)；第六步將上述固化物放入四氫呋喃溶液中放置96小時(shí)；第七步待其溶解后將混合液放置于直徑25mm的稱量瓶內(nèi)，摻入0. 1克的菲醌 (PQ)，而后摻入直徑為5-30納米0. 02克的二氧化鈦TW2顆粒；第八步60°C溫度下利用超聲震蕩2小時(shí)后，再將混合液在60°C溫度下放置48小時(shí)；第九步將聚合物從稱量瓶中取出，按需要進(jìn)行切割和拋光，制得成品。實(shí)施例6 以形成長鏈共聚物基底P(MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)與甲基丙烯酸甲酯 (MMA)單體、作為光敏劑的生色團(tuán)菲醌(PQ)、作為熱引發(fā)劑的偶氮二異丁腈(AIBN)、作為折射率調(diào)節(jié)劑的氧化鋯ZrO納米顆粒為原料，按照下述方法制成產(chǎn)品。第一步以質(zhì)量為10克的甲基丙烯酸甲酯(MMA)與0. 5克的甲基丙烯酸(MAA)混
第二步摻入0. 05克的偶氮二異丁腈(AIBN)；第三步將混合液在60°C溫度下靜置2小時(shí)；第四步將溫度以小于5°C /分鐘的速率升溫至85°C下靜置10分鐘；第五步以大于10°C /分鐘的速度降溫至60°C，并在該溫度下放置48小時(shí)；第六步將上述固化物放入四氫呋喃溶液中放置96小時(shí)；待其溶解后將混合液放置于直徑25mm的稱量瓶內(nèi)，摻入0. 1克的菲醌(PQ)，第七步而后摻入直徑為5-30納米的0. 02克的氧化鋯ZrO顆粒；第八步60°C溫度下利用超聲震蕩2小時(shí)；再將混合液在60°C溫度下放置96小時(shí)；第九步將聚合物從稱量瓶中取出，按需要進(jìn)行切割和拋光，制得成品。實(shí)施例7:以形成長鏈共聚物基底P(MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)與甲基丙烯酸甲酯 (MMA)單體、作為光敏劑的生色團(tuán)菲醌(PQ)、作為熱引發(fā)劑的偶氮二異丁腈(AIBN)、作為折射率調(diào)節(jié)劑的二氧化硅與二氧化鈦納米顆粒為原料，按照下述方法制成產(chǎn)品。第一步以質(zhì)量分別為10克和0.5克的甲基丙烯酸甲酯(MMA)與甲基丙烯酸 (MAA)混合，第二步摻入0. 06克的偶氮二異丁腈(AIBN)與0. 15克的菲醌(PQ)，第三步摻入直徑均為5-30納米的0. 02克二氧化硅納米顆粒與0. 02克二氧化鈦納米顆粒；第四步將混合液放置于直徑25mm的稱量瓶內(nèi)，在60°C溫度下利用超聲震蕩2小時(shí)；第五步將溫度以小于5°C /分鐘的速率升溫至85°C下靜置10分鐘；第六步以大于10°C /分鐘的速度降溫至60°C，并在該溫度下放置96小時(shí)；第七步將聚合物從稱量瓶中取出，按需要進(jìn)行切割和拋光，制得成品。實(shí)施例8:以形成長鏈共聚物基底P(MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)與甲基丙烯酸甲酯 (MMA)單體、作為光敏劑的生色團(tuán)菲醌(PQ)、作為熱引發(fā)劑的偶氮二異丁腈(AIBN)、作為折射率調(diào)節(jié)劑的二氧化硅、二氧化鈦與氧化鋯納米顆粒為原料，按照下述方法制成產(chǎn)品。第一步以質(zhì)量為10克的甲基丙烯酸甲酯(MMA)與0. 5克的甲基丙烯酸(MAA)混
η j第二步摻入0. 05克的偶氮二異丁腈(AIBN)；第三步將混合液在60°C溫度下靜置2小時(shí)；第四步將溫度以小于5°C /分鐘的速率升溫至85°C下靜置15分鐘；第五步以大于10°C /分鐘的速度降溫至60°C，并在該溫度下放置48小時(shí)；第六步將上述固化物放入四氫呋喃溶液中放置96小時(shí)；待其溶解后將混合液放置于直徑25mm的稱量瓶內(nèi)，摻入0. 1克的菲醌(PQ)，第七步而后摻入直徑均為5-30納米的0. 02克二氧化硅納米顆粒、0. 02克二氧化鈦納米顆粒與0. 02克的氧化鋯ZrO顆粒；第八步60°C溫度下利用超聲震蕩2小時(shí)；再將混合液在60°C溫度下放置96小時(shí)； 第九步將聚合物從稱量瓶中取出，按需要進(jìn)行切割和拋光，制得成品。
權(quán)利要求
1.一種基于聚甲基共聚物的玻璃態(tài)全息存儲(chǔ)聚合物的制備方法，其特征在于，方法如下(1)按質(zhì)量比15 1-25 1將甲基丙烯酸甲酯(MMA)與形成長鏈共聚物基底 P (MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)混合；(2)然后摻入占甲基丙烯酸甲酯(MMA)質(zhì)量百分比為0.4-0.6%的偶氮二異丁腈 (AIBN)及 0.6-1. 5% 的菲醌(PQ)；(3)而后摻入下列組分的一種或任何組合占甲基丙烯酸甲酯(MMA)質(zhì)量百分比，直徑為5-30納米的0. 05-0. 2%的二氧化硅SiO2顆粒，0. 05-0. 5%的二氧化鈦TW2顆?；?0. 05-0. 8%的氧化鋯ZrO顆粒；(4)將上述混合液置于稱量瓶內(nèi)，在50-60°C溫度下利用超聲震蕩2-4小時(shí)；(5)然后以溫度小于5°C/分鐘的速率升溫至75-85°C下靜置10-30分鐘；(6)再以溫度大于10°C/分鐘的速度降溫至50-60°C，并在該溫度下放置48-96小時(shí)；(7)將聚合物從稱量瓶中取出，按需要進(jìn)行切割和拋光，制得成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于聚甲基共聚物的玻璃態(tài)全息存儲(chǔ)聚合物的制備方法，其特征在于，方法如下或用如下方法(1)按質(zhì)量百分比15 1-25 1將甲基丙烯酸甲酯(MMA)與形成長鏈共聚物基底 P (MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)混合，(2)然后摻入占甲基丙烯酸甲酯(MMA)質(zhì)量百分比為0.4-0.6%的偶氮二異丁腈 (AIBN)；(3)將混合液在50-60°C溫度下靜置2-4小時(shí)；(4)以溫度小于5°C/分鐘的速率升溫至75-85°C下靜置10-30分鐘；(5)再以溫度大于10°C/分鐘的速率降溫至50-60°C，并在該溫度下放置M-48小時(shí)；(6)將上述固化物放入四氫呋喃溶液中放置M-96小時(shí)；待其溶解后將混合液放置于稱量瓶內(nèi)，并摻入占甲基丙烯酸甲酯(MMA)質(zhì)量百分比為0. 6-1.5%的菲醌(PQ)，(7)而后摻入下列組分的一種或任何組合占甲基丙烯酸甲酯(MMA)質(zhì)量百分比，直徑為5-30納米的0. 05-0. 2%的二氧化硅SiA顆粒，0. 05-0. 5%的二氧化鈦TW2顆?；?0. 05-0. 8%的氧化鋯ZrO顆粒；(8)將上述混合液利用超聲震蕩2-4小時(shí)；然后在50-60°C溫度下放置48-96小時(shí)；(9)將聚合物從稱量瓶中取出，按需要進(jìn)行切割和拋光，制得成品。2、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于聚甲基共聚物的玻璃態(tài)全息存儲(chǔ)聚合物的制備方法制得的一種基于聚甲基共聚物的玻璃態(tài)全息存儲(chǔ)聚合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于聚甲基共聚物的玻璃態(tài)全息存儲(chǔ)聚合物，其特征在于響應(yīng)波段為350-550nm。
全文摘要
一種基于聚甲基共聚物的玻璃態(tài)全息存儲(chǔ)聚合物及其制備方法，以P(MMA-co-MAA)共聚物為基底，菲醌(PQ)為光敏劑，SiO2、TiO2或ZrO的納米粒子為折射率調(diào)控成分。制備方法為以偶氮二異丁腈(AIBN)引發(fā)甲基丙烯酸甲酯與甲基丙烯酸共聚產(chǎn)生P(MMA-co-MAA)共聚物，聚合過程中或聚合完成后摻入菲醌(PQ)及SiO2、TiO2或ZrO的納米粒子，通過溫控技術(shù)使材料固化后打磨拋光。該方法制備出的材料厚度為0.1-10mm，響應(yīng)波段為350-550nm，相對于以聚甲基丙烯酸甲酯為基底的僅摻雜PQ的光致聚合物具有更高的響應(yīng)靈敏度與體積穩(wěn)定性，適用于短波長的全息存儲(chǔ)應(yīng)用。
文檔編號C08K5/08GK102399343SQ201110255780
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者于丹, 孫秀冬, 王健, 駱?biāo)厝A 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)