CN102667935B - 具有不同书写共聚单体的光聚合物制剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含基质聚合物、书写单体和光引发剂的光聚合物制剂,其包含至少两种不同的书写单体的组合。本发明还涉及该光聚合物制剂用于制造光学元件,特别是用于制造全息元件和图像的用途、制造该光聚合物制剂的方法和照射由该光聚合物制剂制成的全息介质的方法。

Description

具有不同书写共聚单体的光聚合物制剂
本发明涉及包含基质聚合物、书写单体和光引发剂的光聚合物制剂。本发明还涉及光聚合物制剂用于制造光学元件,特别是用于制造全息元件和图像的用途、光聚合物制剂的制备方法和使得自光聚合物制剂的全息介质曝光的方法。
一开始提到的类型的光聚合物制剂是现有技术中已知的。因此,例如,WO 2008/125229 A1描述了含有聚氨酯基基质聚合物、丙烯酸酯基书写单体和光引发剂的光聚合物制剂。在固化状态下,书写单体和光引发剂以空间各向同性分布嵌在所得聚氨酯基质中。该WO文献同样公开了可以将其它组分,例如邻苯二甲酸二丁酯——工业塑料的典型增塑剂,添加到该光聚合物制剂中。
关于光聚合物制剂的使用,由光聚合物中的全息曝光产生的折射率调制Δn起到决定性作用。在全息曝光过程中,通过例如高折射丙烯酸酯在折射率光栅中的干扰场中的高强度位置的局部光聚合绘制信号和参考光束(在最简单的情况下,属于两个平面波)的干扰场。光聚合物(全息图)中的折射率光栅含有信号光束的所有信息。通过仅用参考光束照射全息图,可随后重构信号。相对于入射参考光的强度,由此重构的信号的强度在下文中被称作衍射效率或DE。在由两个平面波的叠加形成的全息图的最简单情况下,DE是重构时衍射的光的强度与入射参考光和衍射光的强度总和的商。DE越高,全息图在使信号以固定亮度可见所需的参考光的量方面越有效。高折射丙烯酸酯能够产生在低折射率区域与高折射率区域之间具有高幅度的衍射指数光栅并因此能在光聚合物制剂中获得具有高DE和高Δn的全息图。应该指出,DE取决于Δn和光聚合物层厚度d的乘积。该乘积越大,可能的DE越大(对反射全息图而言)。例如在单色光照射时使全息图可见(重构)的角范围的宽度仅依赖于层厚度d。在用例如白光照射全息图时,有助于全息图重构的光谱区的宽度同样仅依赖于层厚度d。d越小,各自的接受宽度越大。如果因此想要制造明亮易见的全息图,高Δn和小厚度d是合意的,特别使DE尽可能大。这意味着Δn越高,在不损失DE的情况下设置明亮全息图的层厚度d时实现的宽容度越大。Δn的优化因此在光聚合物制剂的优化中非常重要(P. Hariharan, Optical Holography, 第2版, Cambridge University Press, 1996)。
本发明的一个目的是提供与已知制剂相比能够制造具有更大亮度(即更高折射率调制Δn)的全息图的光聚合物制剂。
在本发明的光聚合物制剂的情况下,如果所述制剂含有至少两种不同的书写单体的组合,则实现这一目的。在此,“不同”被理解为是指书写单体的化学结构和/或物理性质不同。
据发现,在已知光聚合物制剂中使用两种不同书写单体的组合导致由其制成的全息图与使用等量的仅一种书写单体时相比更高的Δn值。最终这意味着由本发明的制剂制成的全息图与已知全息图相比具有更大亮度。
如丙烯酸酯基α,β-不饱和羧酸衍生物,如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、丙烯酸之类的化合物的混合物可用作本发明必需的书写共聚单体。丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯是优选的。
通常,丙烯酸或甲基丙烯酸的酯分别被称作丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。可用的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的实例是丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙氧基乙酯、甲基丙烯酸乙氧基乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁氧基乙酯、甲基丙烯酸丁氧基乙酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯酯、丙烯酸对氯苯酯、甲基丙烯酸对氯苯酯、丙烯酸对溴苯酯、甲基丙烯酸对溴苯酯、丙烯酸2,4,6-三氯苯酯、甲基丙烯酸2,4,6-三氯苯酯、丙烯酸2,4,6-三溴苯酯、甲基丙烯酸2,4,6-三溴苯酯、丙烯酸五氯苯酯、甲基丙烯酸五氯苯酯、丙烯酸五溴苯酯、甲基丙烯酸五溴苯酯、丙烯酸五溴苄酯、甲基丙烯酸五溴苄酯、丙烯酸苯氧基乙酯、甲基丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸苯氧基乙氧基乙酯、甲基丙烯酸苯氧基乙氧基乙酯、丙烯酸2-萘基酯、甲基丙烯酸2-萘基酯、丙烯酸1,4-双(2-硫萘基)-2-丁基酯、甲基丙烯酸1,4-双(2-硫萘基)-2-丁基酯、丙烷-2,2-二基双[(2,6-二溴-4,1-亚苯)氧基(2-{[3,3,3-三(4-氯苯基)­丙酰]氧基}丙烷-3,1-二基)氧乙烷-2,1-二基]二丙烯酸酯、双酚A二丙烯酸酯、双酚A二甲基丙烯酸酯、四溴双酚A二丙烯酸酯、四溴双酚A二甲基丙烯酸酯和它们的乙氧基化类似化合物、丙烯酸N-咔唑酯,仅提及一些选择。
优选使用折射率nD 20(在波长405 nm下测得)大于1.45的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。特别优选使用含有至少一个芳族结构单元并具有大于1.50的折射率nD 20(405 nm)的丙烯酸酯。可以提到基于双酚A或其衍生物的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯以及含有硫代芳基的那些丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯作为用于此用途的特别合适的实例。
氨基甲酸酯丙烯酸酯也可用作书写共聚单体。氨基甲酸酯丙烯酸酯被理解为是指另外具有至少一个氨基甲酸酯键的具有至少一个丙烯酸酯基团的化合物。这种化合物已知可通过使羟基官能丙烯酸酯与异氰酸酯-官能化合物反应获得。
可用于此用途的异氰酸酯的实例是芳族、芳脂族、脂族和脂环族二-、三-或多异氰酸酯。也可以使用二-、三-或多异氰酸酯的混合物。合适的二-、三-或多异氰酸酯的实例是丁二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,8-二异氰酸根合-4-(异氰酸根合甲基)辛烷、2,2,4-和/或2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、双(4,4‘-异氰酸根合环己基)甲烷异构体和具有任何所需异构体含量的它们的混合物、异氰酸根合甲基-1,8-辛烷二异氰酸酯、1,4-环己二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯异构体、1,4-苯二异氰酸酯、2,4-和/或2,6-甲苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、2,4‘-或4,4‘-二苯甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、三苯甲烷4,4‘,4‘‘-三异氰酸酯和三(对异氰酸根合苯基)硫代磷酸酯或具有氨基甲酸酯、脲、碳二亚胺、酰基脲、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、噁二嗪三酮、脲二酮或亚氨基噁二嗪二酮结构的它们的衍生物及其混合物。芳族或芳脂族二-、三-或多异氰酸酯是优选的。
适用于制备氨基甲酸酯丙烯酸酯的羟基官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯是如下化合物:(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、聚环氧乙烷单(甲基)丙烯酸酯、聚环氧丙烷单(甲基)丙烯酸酯、聚环氧烷单(甲基)丙烯酸酯、聚(ε-己内酯)单(甲基)丙烯酸酯,例如Tone® M100 (Dow, Schwalbach, 德国)、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸3-羟基-2,2-二甲基丙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、丙烯酸(2-羟基-3-苯氧基丙)酯、多元醇如三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、二季戊四醇、乙氧基化、丙氧基化或烷氧基化三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、二季戊四醇或它们的工业混合物的羟基官能的单-、二-或四丙烯酸酯。丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸4-羟丁酯和聚(ε-己内酯)单(甲基)丙烯酸酯是优选的。此外,单独或与上述单体化合物结合的含有丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯基团的异氰酸酯反应性低聚或聚合不饱和化合物是合适的。也可以使用含有羟基并具有20至300 mg KOH/g的OH含量的本身已知的环氧(甲基)丙烯酸酯或含有羟基并具有20至300 mg KOH/g的OH含量的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯或具有20至300 mg KOH/g的OH含量的丙烯酸化聚丙烯酸酯和它们相互的混合物和与含有羟基的不饱和聚酯的混合物和与聚酯(甲基)丙烯酸酯的混合物或含有羟基的不饱和聚酯与聚酯(甲基)丙烯酸酯的混合物。含有羟基并具有规定的羟基官能度的环氧丙烯酸酯是优选的。含有羟基的环氧(甲基)丙烯酸酯特别基于丙烯酸和/或甲基丙烯酸与单体、低聚或聚合双酚A、双酚F、己二醇和/或丁二醇或它们的乙氧基化和/或丙氧基化衍生物的环氧化物(缩水甘油基化合物)的反应产物。可以由丙烯酸和/或甲基丙烯酸和(甲基)丙烯酸缩水甘油酯的已知反应获得的具有规定官能度的环氧丙烯酸酯也是优选的。
优选使用(甲基)丙烯酸酯和/或氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯的混合物,特别优选为具有至少一个芳族结构单元的(甲基)丙烯酸酯和/或氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。
用作书写共聚单体(Schreibcomonomer)的特别优选的化合物是基于芳族异氰酸酯和丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸4-羟丁酯、聚环氧乙烷单(甲基)丙烯酸酯、聚环氧丙烷单(甲基)丙烯酸酯、聚环氧烷单(甲基)丙烯酸酯和聚(ε-己内酯)单(甲基)丙烯酸酯的氨基甲酸酯丙烯酸酯和氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯的混合物。
在一个非常特别优选的实施方案中,使用芳族三异氰酸酯(非常特别优选三(4-苯基异氰酸根合)硫代磷酸酯,或芳族二异氰酸酯如甲苯二异氰酸酯的三聚物)与丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸4-羟丁酯的加合物和苯基异氰酸3-硫甲基酯与丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸4-羟丁酯的加合物的混合物作为书写共聚单体(如申请WO 2008/125229 A1和未在先公开的申请EP 09009651.2中所述)。
此外,优选使用缩水甘油醚丙烯酸酯氨基甲酸酯作为书写单体。这些包括通式Ia或Ib或者Ia和Ib的混合物
式Ia
式Ib
其中
n是2至6的自然数,
R1是含有单核或多核(ein- oder mehrkernig)芳基并具有4至36个碳原子的有机残基,
R2是具有3至30个碳原子的烯属不饱和基团,且
R是衍生自脂族或芳族二-或多异氰酸酯并具有2至30个碳原子的有机残基。
式Ia或Ib的不饱和缩水甘油醚丙烯酸酯氨基甲酸酯可以在两级合成中制备。在第一反应中,使不饱和羧酸与环氧化物反应,形成两种醇的混合物。当然,在这种反应步骤中也可以使不饱和环氧化物与任何所需羧酸反应以产生类似中间体。在第二反应步骤中,这种醇混合物用官能度为n的二-或多异氰酸酯R(NCO)n氨基甲酸酯化以产生缩水甘油醚丙烯酸酯氨基甲酸酯(如未在先公开的申请EP 09002180.9中所述)。甲基丙烯酸和丙烯酸或其衍生物或芳族羧酸优选用于与不饱和环氧化物反应,芳族或不饱和环氧化物,如苯基、二溴苯基、萘基或联苯基缩水甘油醚或(甲基)丙烯酸缩水甘油酯优选用作环氧化物,且甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或三异氰酸根合壬烷(TIN)优选用作异氰酸酯组分。
在一个非常特别优选的实施方案中,使用(丙烯酸、联苯基缩水甘油醚和TDI)、(丙烯酸、苯基缩水甘油醚和TDI)和(丙烯酸、联苯基缩水甘油醚和HDI)的组合。
根据一个优选实施方案设想,书写单体各自的折射率nD 20(405 nm)相差不大于0.200,优选不大于0.100,特别不大于0.065,在每一情况下,折射率nD 20(405 nm)≥ 1.45,优选≥ 1.50,特别优选≥ 1.55。借助含有这样的书写单体组合的光聚合物制剂,可以实现特别高的Δn值。
此外,如果书写单体是丙烯酸酯,优选氨基甲酸酯丙烯酸酯,则是优选的,丙烯酸酯特别可以是单-、二-、三和/或多官能的。在本发明中,单-、二-、三-和/或多官能被理解为在每种情况下是指每分子的丙烯酸酯基团数量,即单官能书写单体具有一个丙烯酸酯基团,双官能书写单体具有两个丙烯酸酯基团,三官能书写单体具有三个丙烯酸酯基团,多官能书写单体具有多于3个丙烯酸酯基团。
如果光聚合物制剂含有单官能和多官能,特别是二-或三官能氨基甲酸酯丙烯酸酯的组合,则是特别优选的。同样有利的是使用双官能和三官能书写单体的组合。由这样的光聚合物制剂制成的全息图具有特别高的Δn值。
基质聚合物优选是特别可通过使异氰酸酯组分a)与异氰酸酯反应性组分b)反应获得的聚氨酯。
此外,包含可通过使多异氰酸酯组分a)与异氰酸酯反应性组分b)反应获得的基质聚合物、作为书写单体c)的具有在光化辐射的作用下与烯属不饱和化合物聚合反应的基团(辐射固化基团)并本身不含NCO基团的至少两种不同的化合物、自由基稳定剂d)、光引发剂e)、任选的催化剂f)和任选的助剂和添加剂g)的光聚合物制剂是优选的。
异氰酸酯组分a)优选包含多异氰酸酯。可用的多异氰酸酯是本身为本领域技术人员已知的所有化合物或其混合物,平均具有每分子两个或更多个NCO官能。这些可以是基于芳族、芳脂族、脂族或脂环族的。也可以以次要量同时使用单异氰酸酯和/或包含不饱和基团的多异氰酸酯。
例如,丁二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,8-二异氰酸根合-4-(异氰酸根合甲基)辛烷、2,2,4-和/或2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、异构双(4,4’-异氰酸根合环己基)甲烷和具有任何所需异构体含量的它们的混合物、异氰酸根合甲基-1,8-辛烷二异氰酸酯、1,4-环己二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯异构体、1,4-苯二异氰酸酯、2,4-和/或2,6-甲苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、2,4’-或4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯和/或三苯甲烷4,4’,4’’-三异氰酸酯是合适的。
也适合使用具有氨基甲酸酯、脲、碳二亚胺、酰基脲、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、噁二嗪三酮、脲二酮和/或亚氨基噁二嗪二酮结构的单体二-或三异氰酸酯的衍生物。
优选使用基于脂族和/或脂环族二-或三异氰酸酯的多异氰酸酯。
组分a)的多异氰酸酯特别优选是二聚或低聚脂族和/或脂环族二-或三异氰酸酯。
基于HDI和1,8-二异氰酸根合-4-(异氰酸根合甲基)辛烷或其混合物的异氰脲酸酯、脲二酮和/或亚氨基噁二嗪二酮是非常特别优选的。
具有氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲和/或酰胺基团的NCO官能预聚物也可用作组分a)。组分a)的预聚物以本身为本领域技术人员公知的方式通过使单体型、低聚或多异氰酸酯a1)与异氰酸酯反应性化合物a2)以合适的化学计量比在任选使用催化剂和溶剂的情况下反应来获得。
合适的多异氰酸酯a1)是本身为本领域技术人员已知的所有脂族、脂环族、芳族或芳脂族二-和三异氰酸酯,这些是通过光气化还是通过无光气法获得并不重要。此外,也可以使用本身为本领域技术人员公知的具有氨基甲酸酯、脲、碳二亚胺、酰基脲、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、噁二嗪三酮、脲二酮或亚氨基噁二嗪二酮结构的单体二-和/或三异氰酸酯的较高分子量后继产物,单独使用或以相互的任何所需混合物使用。
可用作组分a1)的合适的单体二-或三异氰酸酯的实例是丁二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、三甲基六亚甲基二异氰酸酯(TMDI)、1,8-二异氰酸根合-4-(异氰酸根合甲基)辛烷、异氰酸根合甲基-1,8-辛烷二异氰酸酯(TIN)、2,4-和/或2,6-甲苯二异氰酸酯。
优选使用OH-官能化合物作为用于合成预聚物的异氰酸酯反应性化合物a2)。这些类似于如下文对组分b)描述的OH-官能化合物。
a2)中优选的OH官能化合物是数均摩尔质量为200至6200 g/mol的聚酯多元醇和/或聚醚多元醇。丙二醇比例为至少40重量%的基于乙二醇和丙二醇的双官能聚醚多元醇和数均摩尔质量为200至4100 g/mol的四氢呋喃聚合物和数均摩尔质量为200至3100 g/mol的脂族聚酯多元醇是特别优选的。
丙二醇比例为至少80重量%的基于乙二醇和丙二醇的双官能聚醚多元醇(特别是纯聚丙二醇)和数均摩尔质量为200至2100 g/mol的四氢呋喃聚合物是非常特别优选的。丁内酯、ε-己内酯和/或甲基-ε-己内酯(特别是ε-己内酯) 与含有2至20个碳原子的脂族、芳脂族或脂环族二-、三-或多官能醇(特别是与具有3至12个碳原子的双官能脂族醇)的加合物也是非常特别优选的。这些加合物优选具有200至2000 g/mol,特别优选500至1400 g/mol的数均摩尔质量。
脲基甲酸酯也可以与组分a1)的其它预聚物或低聚物混合使用。在这些情况下,使用官能度为1至3.1的OH-官能化合物是有利的。在使用单官能醇时,具有3至20个碳原子的那些是优选的。
胺也可用于预聚物制备。例如,乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、丙二胺、二氨基环己烷、二氨基苯、二氨基联苯、双官能多胺,例如Jeffamine®、数均摩尔质量为10 000 g/mol的胺封端聚合物和它们相互的任何所需混合物是合适的。
为了制备含有缩二脲基团的预聚物,使异氰酸酯与过量胺反应,形成缩二脲基团。上述类型的所有低聚或聚合的、伯或仲双官能胺在这种情况下适合作为与所提到的二-、三-和多异氰酸酯反应的胺。基于脂族胺和脂族异氰酸酯的脂族缩二脲是优选的。基于脂族二胺或双官能多胺和脂族二异氰酸酯,特别是HDI和TMDI的数均摩尔质量小于2000 g/mol的低分子量缩二脲是优选的。
优选的预聚物是由脂族异氰酸酯-官能化合物和数均摩尔质量为200至10 000 g/mol的低聚或聚合异氰酸酯反应性化合物获得的氨基甲酸酯、脲基甲酸酯或缩二脲;由脂族异氰酸酯-官能化合物和数均摩尔质量为200至6200 g/mol的多元醇或数均摩尔质量为3000 g/mol的(多)胺获得的氨基甲酸酯、脲基甲酸酯或缩二脲是特别优选的,由HDI或TMDI和数均摩尔质量为200至2100 g/mol的双官能聚醚多元醇(特别是聚丙二醇)获得的脲基甲酸酯、由HDI或TMDI获得的、基于丁内酯、ε-己内酯和/或甲基-ε-己内酯(特别是ε-己内酯)与数均摩尔质量为500至3000 g/mol,特别优选1000至2000 g/mol的含有2至20个碳原子的脂族、芳脂族或脂环族二-、三-或多官能醇(特别是与具有3至12个碳原子的双官能脂族醇)的加合物的氨基甲酸酯(特别是作为与双官能脂族异氰酸酯的其它低聚物的混合物)或由HDI或TMDI获得的、基于数均摩尔质量为2000至6200 g/mol的三官能聚醚多元醇(特别是聚丙二醇)的氨基甲酸酯和由HDI或TMDI与数均摩尔质量为200至1400 g/mol的双官能胺或多胺获得的缩二脲(特别是也作为与双官能脂族异氰酸酯的其它低聚物的混合物)是非常特别优选的。
上述预聚物优选具有小于2重量%,特别优选小于1.0重量%,非常特别优选小于0.5重量%的游离单体异氰酸酯残留含量。
当然,该异氰酸酯组分除所述预聚物外还可成比例地含有其它异氰酸酯组分。芳族、芳脂族、脂族和脂环族二-、三-或多异氰酸酯适合此用途。也可以使用这样的二-、三-或多异氰酸酯的混合物。合适的二-、三-或多异氰酸酯的实例是丁二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,8-二异氰酸根合-4-(异氰酸根合甲基)辛烷、2,2,4-和/或2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯(TMDI)、双(4,4‘-异氰酸根合环己基)甲烷异构体和具有任何所需异构体含量的它们的混合物、异氰酸根合甲基-1,8-辛烷二异氰酸酯、1,4-环己二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯异构体、1,4-苯二异氰酸酯、2,4-和/或2,6-甲苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、2,4‘-或4,4‘-二苯甲烷二异氰酸酯、三苯甲烷4,4‘,4‘‘-三异氰酸酯或具有氨基甲酸酯、脲、碳二亚胺、酰基脲、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、噁二嗪三酮、脲二酮或亚氨基噁二嗪二酮结构的它们的衍生物及其混合物。通过合适的方法除去过量二异氰酸酯的基于低聚和/或衍生化二异氰酸酯的多异氰酸酯是优选的,特别是六亚甲基二异氰酸酯的那些。HDI的低聚异氰脲酸酯、脲二酮和亚氨基噁二嗪二酮及其混合物是特别优选的。
异氰酸酯组分a)任选也可以成比例地含有与异氰酸酯反应性烯属不饱和化合物部分反应的异氰酸酯。α,β-不饱和羧酸衍生物,如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酸酯、富马酸酯、马来酰亚胺、丙烯酰胺和乙烯基醚、丙烯基醚、烯丙基醚和含有二环戊二烯基单元并具有至少一个异氰酸酯反应性基团的化合物优选在此用作异氰酸酯反应性烯属不饱和化合物;这些特别是具有至少一个异氰酸酯反应性基团的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。合适的羟基官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯是例如如下化合物:(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、聚环氧乙烷单(甲基)丙烯酸酯、聚环氧丙烷单(甲基)丙烯酸酯、聚环氧烷单(甲基)丙烯酸酯、聚(ε-己内酯)单(甲基)丙烯酸酯,例如Tone® M100 (Dow, USA)、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸3-羟基-2,2-二甲基丙酯、多元醇如三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、二季戊四醇、乙氧基化、丙氧基化或烷氧基化三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、二季戊四醇和它们的工业混合物的羟基官能的单-、二-或四(甲基)丙烯酸酯。此外,单独或与上述单体化合物结合的含有丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯基团的异氰酸酯反应性低聚或聚合不饱和化合物是合适的。 基于异氰酸酯组分a),与异氰酸酯反应性烯属不饱和化合物部分反应的异氰酸酯的比例为0至99%,优选0至50%,特别优选0至25%,非常特别优选0至15%。
上述异氰酸酯组分a)任选还可以完全或成比例地含有完全或部分与本领域技术人员从涂料技术中获知的封端剂反应的异氰酸酯。可提到下列作为封端剂的实例:醇、内酰胺、肟、丙二酸酯、乙酰乙酸烷基酯、三唑、酚、咪唑、吡唑和胺,例如丁酮肟、二异丙基胺、1,2,4-三唑、二甲基-1,2,4-三唑、咪唑、丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯、丙酮肟、3,5-二甲基吡唑、ε-己内酰胺、N-叔丁基苄基胺、环戊酮羧乙酯或这些封端剂的任何所需混合物。
每分子平均具有至少1.5个异氰酸酯反应性基团的所有多官能的异氰酸酯反应性化合物可用作组分b)。
在本发明中,异氰酸酯反应性基团优选是羟基、氨基或巯基,羟基化合物是特别优选的。
合适的多官能的异氰酸酯反应性化合物是例如聚酯-、聚醚-、聚碳酸酯-、聚(甲基)丙烯酸酯-和/或聚氨酯多元醇。
此外,具有低分子量,即具有小于500 g/mol的分子量和短链(即含有2至20个碳原子)的脂族、芳脂族或脂环族二、三或多官能醇也适合作为组分b)的构成部分的多官能的异氰酸酯反应性化合物。
这些可以是例如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、2-乙基-2-丁基丙二醇、三甲基戊二醇、二乙基辛二醇的位置异构体、1,3-丁二醇、环己二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,6-己二醇、1,2-和1,4-环己二醇、氢化双酚A(2,2-双(4-羟基环己基)丙烷)、2,2-二甲基-3-羟基丙酸(2,2-二甲基-3-羟基丙酯)。合适的三醇的实例是三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷或甘油。合适的更高官能的醇是双三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇或山梨糖醇。
合适的聚酯多元醇是例如由脂族、脂环族或芳族二-或多羧酸或它们的酐与具有≥ 2的OH官能度的多元醇以已知方式获得的线型聚酯二醇或支化聚酯多元醇。
这样的二-或多羧酸或酐的实例是琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、壬烷二羧酸、癸烷二羧酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸或偏苯三酸和酸酐,如邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐或琥珀酸酐或它们相互的任何所需混合物。
这样的合适的醇的实例是乙二醇、二-、三-或四乙二醇、1,2-丙二醇、二-、三-或四丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-二羟基环己烷、1,4-二羟甲基环己烷、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇、三羟甲基丙烷、甘油或它们相互的任何所需混合物。
优选的聚酯多元醇基于脂族醇以及脂族和芳族酸的混合物并具有500至10 000 g/mol的数均摩尔质量和1.8至6.1的官能度。
特别优选的聚酯多元醇基于脂族二醇,如丁-1,4-二醇、己-1,6-二醇、新戊二醇、乙二醇、丙二醇、1,3-丁二醇、二-、三-或多乙二醇、二-、三-和/或四丙二醇或上述二醇与具有更高官能度的脂族醇,如三羟甲基丙烷和/或季戊四醇的混合物,所述具有更高官能度的醇的比例优选占所用醇的总量的小于50重量%(特别小于30重量%),以及脂族二-或多羧酸或酐,如己二酸和/或琥珀酸或上述脂族多羧酸或酐与芳族多羧酸或酐,如对苯二甲酸和/或间苯二甲酸的混合物,所述芳族多羧酸或酐的比例优选占所用多羧酸或酐的总量的小于50重量%(特别小于30重量%)。特别优选的聚酯多元醇具有1000至6000 g/mol的数均摩尔质量和1.9至3.3的官能度。
聚酯多元醇也可以基于天然原材料,如蓖麻油。聚酯多元醇也可以基于优选通过内酯或内酯混合物在开环内酯聚合中(如丁内酯、ε-己内酯和/或甲基-ε-己内酯)与羟基官能化合物,如具有≥ 2的OH官能度的多元醇或例如上述类型的具有大于1.8的官能度的多元醇的加成反应获得的内酯均聚物或共聚物。
在此用作起始物的优选多元醇是具有1.8至3.1的官能度和200至4000 g/mol的数均摩尔质量的聚醚多元醇;具有1.9至2.2的官能度和500至2000 g/mol(特别是600至1400 g/mol)的数均摩尔质量的聚(四氢呋喃)是特别优选的。丁内酯、ε-己内酯和/或甲基-ε-己内酯和ε-己内酯的加合物是特别优选的。
这种聚酯多元醇优选具有400至6000 g/mol,特别优选800至3000 g/mol的数均摩尔质量。它们的OH官能度优选为1.8至3.5,特别优选1.9至2.2。
合适的聚碳酸酯多元醇可以以本身已知的方式通过有机碳酸酯或光气与二醇或二醇混合物的反应获得。
合适的有机碳酸酯是碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸二苯酯。
合适的二醇或混合物包含联系聚酯部分提到的并具有≥ 2的OH官能度的多元醇,优选1,4-丁二醇、1,6-己二醇和/或3-甲基戊二醇,或可以将聚酯多元醇转化成聚碳酸酯多元醇。
这种聚碳酸酯多元醇优选具有400至4000 g/mol,特别优选500至2000 g/mol的数均摩尔质量。这些多元醇的OH官能度优选为1.8至3.2,特别优选1.9至3.0。
合适的聚醚多元醇是环醚与OH-或NH-官能起始物分子的加聚物,所述加聚物任选具有嵌段结构。
合适的环醚是例如氧化苯乙烯、环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃、环氧丁烷、表氯醇和它们的任何所需混合物。
可用的起始物是联系聚酯多元醇提到并具有≥ 2的OH官能度的多元醇和伯胺或仲胺和氨基醇。
优选的聚醚多元醇是仅基于环氧丙烷的上述类型的那些或基于环氧丙烷与其它1-环氧烷的无规或嵌段共聚物,1-环氧烷的比例不高于80重量%。环氧丙烷均聚物和具有氧乙烯、氧丙烯和/或氧丁烯单元的无规或嵌段共聚物是特别优选的,氧丙烯单元在所有氧乙烯、氧丙烯和氧丁烯单元的总量中的比例为至少20重量%,优选至少45重量%。在此,氧丙烯和氧丁烯包含各自所有的线型和支化C3-和C4-异构体。
这样的聚醚多元醇优选具有250至10 000 g/mol,特别优选500至8500 g/mol,非常特别优选600至4500 g/mol的数均摩尔质量。OH官能度优选为1.5至4.0,特别优选1.8至3.1,非常特别优选1.9至2.2。
优选使用的特定聚醚多元醇是由包含Y(Xi-H)n(其中i = 1至10且n = 2至8)类型的羟基官能多嵌段共聚物且数均分子量大于1500 g/mol的异氰酸酯反应性组分构成的那些,Xi链段在每种情况下由式II的氧化烯单元构成
-CH2-CH(R)-O- 式II
其中R是氢、烷基或芳基,它们也可以被取代或可以被杂原子(如醚氧)插入,Y是作为基础的起始物且Xi链段在Xi和Y链段总量中的比例为至少50重量%。
外嵌段Xi占Y(Xi-H)n的总摩尔质量的至少50重量%,优选66重量%并由符合式II的单体单元构成。Y(Xi-H)n中的n优选是2至6,特别优选2或3,非常特别优选2的数值。Y(Xi-H)n中的i优选是1至6,特别优选1至3,非常特别优选1的数值。
在式II中,R优选是氢、甲基、丁基、己基或辛基或含有醚基团的烷基。优选的含有醚基团的烷基是基于氧化烯单元的那些。
多嵌段共聚物Y(Xi-H)n优选具有大于1200 g/mol,特别优选大于1950 g/mol,但优选不大于12 000 g/mol,特别优选不大于8000 g/mol的数均分子量。
Xi嵌段可包含完全相同的氧化烯重复单元。它们也可以由不同氧化烯单元无规构成或由不同氧化烯单元以嵌段方式构成。
Xi链段优选仅基于环氧丙烷或环氧丙烷与其它1-环氧烷的无规或嵌段混合物,其它1-环氧烷的比例不高于80重量%。
特别优选的链段Xi是环氧丙烷均聚物和含有氧乙烯和/或氧丙烯单元的无规或嵌段共聚物,氧丙烯单元占所有氧乙烯和氧丙烯单元总量中的比例为至少20重量%,特别优选40重量%。
如下进一步描述,Xi嵌段通过上述环氧烷的开环聚合加成到n-羟基-或氨基-官能起始物嵌段Y(H)n上。
以小于50重量%,优选小于34重量%的量存在于Y(Xi-H)n中的内嵌段Y由基于环醚的二羟基官能聚合物结构和/或具有更高羟基官能度的聚合物结构构成或由二羟基官能的聚碳酸酯、聚酯、聚(甲基)丙烯酸酯、环氧树脂和/或聚氨酯结构单元和/或具有更高羟基官能度的所述结构单元或相应的混合物构成。
合适的聚酯多元醇是可以以已知方式由脂族、脂环族或芳族二-或多羧酸或它们的酐,例如,琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、壬烷二羧酸、癸烷二羧酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸或偏苯三酸和酸酐,如邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐或琥珀酸酐或它们的任何所需混合物与多元醇,例如,乙二醇、二-、三-或四乙二醇、1,2-丙二醇、二-、三-, 四丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-二羟基环己烷、1,4-二羟甲基环己烷、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇或其混合物在任选伴随使用具有更高官能度的多元醇,如三羟甲基丙烷或甘油的情况下制成的线型聚酯二醇或支化聚酯多元醇。适用于制备聚酯多元醇的多元醇当然还有脂环族和/或芳族二-和多羟基化合物。代替游离多羧酸,也可以使用相应多羧酸酐或低碳醇的相应多羧酸酯或其混合物制备聚酯。
聚酯多元醇也可以基于天然原材料,如蓖麻油。聚酯多元醇也可以基于优选通过内酯或内酯混合物,如丁内酯、ε-己内酯和/或甲基-ε-己内酯与羟基官能化合物,如例如上述类型的具有优选2的OH官能度的多元醇的加成反应获得的内酯均聚物或共聚物。
这种聚酯多元醇优选具有200至2000 g/mol,特别优选400至1400 g/mol的数均摩尔质量。
合适的聚碳酸酯多元醇可以以本身已知的方式通过有机碳酸酯或光气与二醇或二醇混合物的反应获得。
合适的有机碳酸酯是碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸二苯酯。
合适的二醇或混合物包含本身联系聚酯多元醇提到并具有2的OH官能度的多元醇,优选1,4-丁二醇、1,6-己二醇和/或3-甲基戊二醇。也可以将聚酯多元醇转化成聚碳酸酯多元醇。碳酸二甲酯或碳酸二乙酯特别优选用在所述醇的反应中以产生聚碳酸酯多元醇。
这种聚碳酸酯多元醇优选具有400至2000 g/mol,特别优选500至1400 g/mol,非常特别优选650至1000 g/mol的数均摩尔质量。
合适的聚醚多元醇任选是环醚与OH-或NH-官能起始物分子的加聚物,该加聚物任选具有嵌段结构。例如,可提到氧化苯乙烯、环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃、环氧丁烷、表氯醇的加聚物和它们的混合加合物和接枝产物和通过多元醇或其混合物的缩合获得的聚醚多元醇和通过多元醇、胺和氨基醇的烷氧基化获得的聚醚多元醇作为聚醚多元醇。
合适的环醚聚合物特别是四氢呋喃聚合物.
本身联系聚酯多元醇提到的多元醇和具有2至8,优选2至6,特别优选2至3,非常特别优选2的OH或NH官能度的伯胺或仲胺和氨基醇可用作起始物。
这样的聚醚多元醇优选具有200至2000 g/mol,特别优选400至1400 g/mol,非常特别优选650至1000 g/mol的数均摩尔质量。
优选使用四氢呋喃聚合物作为用作起始物的聚醚多元醇。
当然,上述组分的混合物也可用作内嵌段Y。
用于内嵌段Y的优选组分是四氢呋喃聚合物和脂族聚碳酸酯多元醇和聚酯多元醇和ε-己内酯聚合物,具有小于3100 g/mol的数均摩尔质量。
用于内嵌段Y的特别优选的组分是双官能四氢呋喃聚合物和双官能脂族聚碳酸酯多元醇和聚酯多元醇和ε-己内酯聚合物,具有小于3100 g/mol的数均摩尔质量。
非常特别优选地,起始物链段Y基于双官能脂族聚碳酸酯多元醇、聚(ε-己内酯)或四氢呋喃聚合物,具有大于500 g/mol和小于2100 g/mol的数均摩尔质量。
优选使用的结构Y(Xi-H)n的嵌段共聚物包含大于50重量%上述Xi嵌段并具有大于1200 g/mol的数均总摩尔质量。
特别优选的嵌段共聚醇由小于50重量%脂族聚酯、脂族聚碳酸酯多元醇或聚-THF和大于50重量%上述根据本发明的嵌段Xi构成并具有大于1200 g/mol的数均摩尔质量。特别优选的嵌段共聚物由小于50重量%脂族聚碳酸酯多元醇、聚(ε-己内酯)或聚-THF构成和大于50重量%上述根据本发明的嵌段Xi构成并具有大于1200 g/mol的数均摩尔质量。
非常特别优选的嵌段共聚物由小于34重量%脂族聚碳酸酯多元醇、聚(ε-己内酯)或聚-THF和大于66重量%上述根据本发明的嵌段Xi构成并具有大于1950 g/mol和小于9000 g/mol的数均摩尔质量。
通过环氧烷加成法制备所述嵌段共聚醇。首先,环氧烷与具有泽列维季诺夫-活性氢原子Y(H)n的起始物化合物的碱催化的加成反应在工业上重要,其次,使用双金属氰化物化合物(“DMC催化剂”)实施这种反应变得越来越重要。键合到N、O或S上的氢如果通过泽列维季诺夫发现的方法与甲基碘化镁反应提供甲烷,则被称作泽列维季诺夫-活性氢(有时也仅称作“活性氢”)。具有泽列维季诺夫-活性氢的化合物的典型实例是含有羧基、羟基、氨基、亚氨基或硫醇基团作为官能团的化合物。环氧烷,例如,环氧乙烷或环氧丙烷与具有泽列维季诺夫-活性氢原子的起始物化合物的碱催化的加成反应在碱金属氢氧化物存在下进行,但也可以使用碱金属氢化物、碱金属羧酸盐或碱土金属氢氧化物。在环氧烷的加成反应完成后,必须例如通过用稀无机酸,如硫酸或磷酸中和并除去所得盐来使聚醚链上的聚合-活性中心失活。在本发明的方法中,优选使用DMC催化剂。特别优选使用例如US-A 5 470 813、EP-A 700 949、EP-A 743 093、EP-A 761 708、WO 97/40086、WO 98/16310和WO 00/47649中描述的高活性DMC催化剂。EP-A 700 949中描述的并且除双金属氰化物化合物(例如六氰基钴(III)酸锌)和有机络合物配体(例如叔丁醇)外还含有数均分子量大于500 g/mol的聚醚的高活性DMC催化剂是典型实例。由于它们的高活性,这些催化剂可以以这样的小量使用以致不要求聚醚多元醇的进一步后处理。下面更详细描述该方法。以小于50重量%的量存在于嵌段共聚物中的OH-官能前体Y用作“起始物多元醇”,环氧烷聚合到其上以最终获得多嵌段共聚物。优选使用的环氧烷是环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷及其混合物。通过烷氧基化合成聚醚链可以例如仅用一种单体环氧化物进行或也可以用多种不同的单体环氧化物无规或嵌段进行。
在基质聚合物的制备中组分a)和b)的优选组合是:
A) 丁内酯、ε-己内酯和/或甲基-ε-己内酯与具有1.8至3.1的官能度和200至4000 g/mol的数均摩尔质量的聚醚多元醇的加合物,与基于HDI的异氰脲酸酯、脲二酮、亚氨基噁二嗪二酮和/或其它低聚物组合。特别优选地,ε-己内酯与具有1.9至2.2的官能度和500至2000 g/mol(特别是600至1400 g/mol)的数均摩尔质量的聚(四氢呋喃)的加合物,其数均总摩尔质量为800至4500 g/mol,特别是1000至3000 g/mol,与基于HDI的低聚物、异氰脲酸酯和/或亚氨基噁二嗪二酮组合。
B) 基于丁-1,4-二醇、己-1,6-二醇、新戊二醇、数均摩尔质量小于500 g/mol的二-、三-或聚乙二醇、三-和/或四丙二醇以及脂族二-或多羧酸或酐,如己二酸酸和/或琥珀酸酸或上述脂族多羧酸或酐与芳族多羧酸或酐,如对苯二甲酸酸和/或间苯二甲酸酸的混合物(所述芳族多羧酸或酐的比例优选为所用多羧酸或酐的总量的小于30重量%)的具有1000至4000 g/mol的数均摩尔质量和1.9至3.0的官能度的聚酯多元醇,与基于HDI的低聚物、异氰脲酸酯和/或亚氨基噁二嗪二酮组合。
C) 仅基于环氧丙烷的数均摩尔质量为500至8500 g/mol且OH官能度为1.8至3.2的聚醚多元醇或基于环氧丙烷和环氧乙烷的无规或嵌段共聚醇(环氧乙烷的比例不高于60重量%),与由脂族异氰酸酯-官能化合物和数均摩尔质量为200至6000 g/mol的低聚或聚合异氰酸酯反应性化合物获得的氨基甲酸酯、脲基甲酸酯或缩二脲组合。与由HDI或TMDI和数均摩尔质量为200至2100 g/mol的双官能聚醚多元醇(特别是聚丙二醇)获得的脲基甲酸酯组合的数均摩尔质量为1800至4500 g/mol且OH官能度为1.9至2.2的环氧丙烷均聚物是特别优选的。
D) 具有1950至9000 g/mol,优选1950至6000 g/mol的总数均摩尔质量的式II的聚醚嵌段或多嵌段共聚物,其中Y是纯脂族聚碳酸酯多元醇或四氢呋喃聚合物(在每种情况下具有1.8至3.1的OH官能度和400至2000 g/mol的数均摩尔质量),n为2,i为1或2且R是甲基或H,与由脂族异氰酸酯-官能化合物和数均摩尔质量为200至6000 g/mol的低聚或聚合异氰酸酯反应性化合物获得的氨基甲酸酯、脲基甲酸酯或缩二脲组合,或与基于HDI的异氰脲酸酯、脲二酮、亚氨基噁二嗪二酮和/或其它低聚物组合。与由HDI或TMDI和数均摩尔质量为200至2100 g/mol的双官能聚醚多元醇(特别是聚丙二醇)获得的脲基甲酸酯组合、与数均摩尔质量为200至1400 g/mol(特别是作为与双官能脂族异氰酸酯的其它低聚物的混合物)的基于脂族二胺或多胺和脂族二异氰酸酯,特别是HDI和TMDI的缩二脲组合、与由HDI或TMDI获得、基于丁内酯、ε-己内酯和/或甲基-ε-己内酯(特别是ε-己内酯)与含有2至20个碳原子的脂族、芳脂族或脂环族二-、三-或多官能醇(特别是与具有3至12个碳原子的双官能脂族醇)的加合物、具有200至3000 g/mol,特别优选1000至2000 g/mol的数均摩尔质量(特别是作为与双官能脂族异氰酸酯的其它低聚物的混合物)的氨基甲酸酯组合、或与基于HDI的异氰脲酸酯、亚氨基噁二嗪二酮和/或其它低聚物组合的式II的聚醚嵌段或多嵌段共聚物(其中Y是基于1,4-丁二醇和/或1,6-己二醇与碳酸二甲酯或碳酸二乙酯的纯脂族聚碳酸酯多元醇或具有1.8至2.2的OH官能度和600至1400 g/mol(特别是最多1000 g/mol)的数均摩尔质量的四氢呋喃聚合物,n为2,i为1或2且R是甲基或H)是特别优选的,环氧乙烷单元占Xi总质量的比例不高于60重量%。
使用一种或多种光引发剂作为组分e)。这些通常是可通过光化辐射活化并引发相应的可聚合基团的聚合的引发剂。光引发剂是本身已知的商业销售化合物,区分单分子(I类型)和双分子(II类型)引发剂。此外,根据它们的化学性质,这些引发剂用于自由基、阴离子(或)阳离子(或混合)形式的上述聚合。
用于自由基光聚合的(I类型)体系是例如芳族酮化合物,例如与叔胺结合的二苯甲酮、烷基二苯甲酮、4,4‘-双(二甲基氨基)二苯甲酮(米蚩酮)、蒽酮和卤化二苯甲酮或所述类型的混合物。(II类型)引发剂,如苯偶姻及其衍生物、苯偶酰缩酮、酰基氧化膦例如2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦、双酰基氧化膦、苯基乙醛酸酯、樟脑醌、α-氨基烷基苯酮、α,α-二烷氧基苯乙酮、1-[4-(苯基硫代)苯基]辛-1,2-二酮2-(O-苯甲酰基肟)、含合适的共引发剂,例如巯基苯并噁唑和α-羟基烷基苯酮的不同取代的六芳基双咪唑(HABI)也是合适的。也可以使用EP-A 0223587中描述的并由芳基硼酸铵和一种或多种染料的混合物构成的光引发剂体系作为光引发剂。例如,三苯基己基硼酸四丁铵、三苯基丁基硼酸四丁铵、三萘基丁基硼酸四丁铵、三苯基苄基硼酸四甲铵、(仲丁基)三苯基硼酸四(正己基)铵、二戊基二苯基硼酸1-甲基-3-辛基咪唑鎓、三(4-叔丁基)苯基丁基硼酸四丁铵、三(3-氟苯基)己基硼酸四丁铵和三(3-氯-4-甲基苯基)己基硼酸四丁铵适合作为芳基硼酸铵。合适的染料是例如新亚甲蓝、硫堇、碱性黄、氯化频哪氰醇、若丹明6G、棓花青、乙基紫、维多利亚蓝R、天青石蓝、喹哪啶红、结晶紫、亮绿、Astrazon橙G、达罗红、派若宁Y、碱性红29、Pyrillium I、藏红O、花青和亚甲蓝、天青A(Cunningham等人,RadTech'98 North America UV/EB Conference Proceedings, Chicago, Apr. 19-22, 1998)。
用于阴离子聚合的光引发剂通常是(I类型)体系并由第一系列的过渡金属络合物生成。铬盐,例如反式-Cr(NH3)2(NCS)4-(Kutal等人, Macromolecules 1991, 24, 6872)或二茂铁基化合物(Yamaguchi等人, Macromolecules 2000, 33, 1152)在此是合适的。阴离子聚合的另一可能性在于使用可通过光解分解聚合氰基丙烯酸酯的染料,如结晶紫Leuconitril或孔雀绿Leuconitril(Neckers等人. Macromolecules 2000, 33, 7761)。但是,由此将发色团并入该聚合物中,以使所得聚合物遍体着色。
用于阳离子聚合的光引发剂基本包含三类:芳基重氮盐、鎓盐(在此尤其是:碘鎓、锍和硒鎓盐)和有机金属化合物。在存在和不存在氢给体的情况下辐射时,苯基重氮盐可产生引发聚合的阳离子。整个体系的效率取决于用于重氮化合物的抗衡离子的性质。不是非常有反应性但非常昂贵的SbF6 -、AsF6 -或PF6 -在此是合适的。这些化合物通常不是非常适用于薄膜涂布,因为曝光后释放的氮气降低表面品质(针孔)(Li等人., Polymeric Materials Science和Engineering, 2001, 84, 139)。鎓盐,尤其是锍和碘鎓盐,非常广泛使用并也可以以许多形式购得。已长期研究这些化合物的光化学。碘鎓盐在激发后最初均裂分解,并由此产生自由基和自由基负离子,其通过夺氢稳定化并释放质子和随后引发阳离子聚合(Dektar等人. J. Org. Chem. 1990, 55, 639;J. Org. Chem., 1991, 56, 1838)。这种机制允许碘鎓盐也用于自由基光聚合。在此抗衡离子的选择也非常重要,SbF6 -、AsF6 -或PF6 -同样是优选的。在这种结构类别中,芳基的取代的选择在其它方面非常自由并基本取决于适用于合成的起始结构单元的可得性。锍盐是根据Norrish(II)分解的化合物(Crivello等人., Macromolecules, 2000, 33, 825)。在锍盐的情况下,抗衡离子的选择也至关重要,这基本体现在该聚合物的固化速率中。通常用SbF6-盐获得最佳结果。由于碘鎓和锍盐的自吸收在< 300 nm下,这些化合物必须用近紫外线或短波可见光适当敏化以供光聚合。这使用更高吸收的芳族化合物,例如蒽和衍生物(Gu等人., Am. Chem. Soc. Polymer Preprints, 2000, 41 (2), 1266)或吩噻嗪或其衍生物(Hua等人, Macromolecules 2001, 34, 2488-2494)实现。
也可以有利地使用这些化合物的混合物。根据用于固化的辐射源,必须以本领域技术人员已知的方式调节光引发剂的类型和浓度。例如在P. K. T. Oldring (编辑), Chemistry & Technology of UV & EB Formulations For Coatings, Inks & Paints, 第3卷, 1991, SITA Technology, London, 第61 – 328页中描述了更多细节。
优选的光引发剂e)是三苯基己基硼酸四丁铵、三苯基丁基硼酸四丁铵、三萘基丁基硼酸四丁铵、三(4-叔丁基)苯基丁基硼酸四丁铵、三(3-氟苯基)己基硼酸四丁铵和三(3-氯-4-甲基苯基)己基硼酸四丁铵与染料,例如Astrazon橙G、亚甲蓝、新亚甲蓝、天青A、Pyrillium I、藏红O、花青、棓花青、亮绿、结晶紫、乙基紫和硫堇的混合物。
所用光引发剂体系优选包含阴离子染料、阳离子染料或中性染料和共引发剂。
光聚合物制剂的进一步成分可以是:d) 自由基稳定剂、f) 任选催化剂或g) 其它助剂和添加剂。
如例如“Methoden der organic Chemie [有机化学方法]” (Houben-Weyl), 第4版, 第XIV/1卷, 第433页及后续页, Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1961中所述的抑制剂和抗氧化剂适合作为自由基稳定剂的实例。合适的物质类别是例如酚,例如2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚、甲酚、氢醌、苄基醇,例如二苯甲醇,任选以及醌,例如2,5-二-叔丁基醌,任选以及芳胺,如二异丙基胺或吩噻嗪。
2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚、吩噻嗪、对甲氧基酚、2-甲氧基-对-氢醌和二苯甲醇是优选的。
任选可以使用一种或多种催化剂。这些是加速氨基甲酸酯形成的催化剂。用于此用途的已知催化剂是例如辛酸锡、辛酸锌、二月桂酸二丁基锡、二甲基双[(1-氧代新癸基)氧基]锡烷、二羧酸二甲基锡、双(乙基己酸)锆、乙酰丙酮锆或叔胺,例如1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、二氮杂双环壬烷、二氮杂双环十一烷、1,1,3,3-四甲基胍、1,3,4,6,7,8-六氢-1-甲基-2H-嘧啶并(1,2-a)嘧啶。
二月桂酸二丁基锡、二甲基双[(1-氧代新癸基)氧基]锡烷、二羧酸二甲基锡、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷、二氮杂双环壬烷、二氮杂双环十一烷、1,1,3,3-四甲基胍、1,3,4,6,7,8-六氢-1-甲基-2H-嘧啶并(1,2-a)嘧啶是优选的。
当然,可以任选使用进一步的助剂或添加剂。这些可以是例如涂料技术领域中常规的添加剂,如溶剂、增塑剂、流平剂或增粘剂。也可以有利地同时使用一种类型的许多添加剂。当然,也可以有利地使用多种类型的许多添加剂。
该光聚合物制剂可另外含有氨基甲酸酯作为增塑剂,其中该氨基甲酸酯可优选被至少一个氟原子取代。
该氨基甲酸酯优选是具有通式III的结构元件的化合物。
式III
它们可以由如上所述的单官能醇和单官能异氰酸酯获得。它们优选被至少一个氟原子取代。
氟代氨基甲酸酯更优选具有通式IV
式IV
其中n为≥ 1且n为≤ 8,且R3、R4、R5是氢和/或彼此独立地,未取代或任选也被杂原子取代的线型、支化、环状或杂环有机残基,基团R3、R4、R5的至少一个被至少一个氟原子取代。在此,R3特别优选是具有至少一个氟原子的有机残基。
根据进一步实施方案,R3可包含1-20个CF2基团和/或一个或多个CF3基团,特别优选1-15个CF2基团和/或一个或多个CF3基团,特别优选1-10个CF2基团和/或一个或多个CF3基团,非常特别优选1-8个CF2基团和/或一个或多个CF3基团,R4可包含C1-C20烷基,优选C1-C15烷基,特别优选C1-C10烷基或氢,和/或R5可包含C1-C20烷基,优选C1-C15烷基,特别优选C1-C10烷基或氢。
该氟代氨基甲酸酯可具有10-80重量%氟,优选13-70重量%氟,特别优选17.5-65重量%氟的氟含量。
根据本发明的进一步优选的实施方案,该光聚合物制剂旨在含有10至89.999重量%,优选25至70重量%的基质聚合物、10至60重量%,优选25至50重量%的书写单体、0.001至5重量%的光引发剂和任选0至4重量%,优选0至2重量%的催化剂、0至5重量%,优选0.001至1重量%的自由基稳定剂、0至30重量%,优选0至25重量%的增塑剂和0至5重量%,优选0.1至5重量%的其它添加剂,所有成分的总和为100重量%。
特别优选使用包含25至70重量%的由组分a)和组分b)的化合物构成的基质聚合物、25至50重量%的书写单体、0.001至5重量%的光引发剂、0至2重量%的催化剂、0.001至1重量%的自由基稳定剂、任选0至25重量%的上述氨基甲酸酯和任选0.1至5重量%的其它添加剂的光聚合物制剂。
本发明的第二方面涉及本发明的光聚合物制剂用于制造光学元件,特别是用于制造全息元件和图像的用途。全息元件可具有例如光学透镜、镜子、偏转镜、滤光器、漫射屏、衍射元件、光导体、波导管、投影屏和/或掩模的功能。此外,也可以制造全息图像或再现,例如用于个人肖像、安全文件中的生物识别,或通常用于广告、安全标签、商标保护、商标烙印、标签、设计元件、装饰、图例、多程票、图像等的图像或图像结构,和可显示数字数据的图像,尤其也与上述产品结合。也可以由本发明的光聚合物制剂制造片材、薄膜、层、层结构或模具。
本发明的第三方面是本发明的光聚合物制剂的制备方法,其中混合基质聚合物、书写单体、光引发剂、任选增塑剂和任选其它添加剂以产生光聚合物制剂。
本发明因此还涉及记录视觉全息图的介质的制造方法,其中将这种光聚合物制剂施加到模具中的基材上并固化。本发明还涉及可由此获得的介质。
优选进行本发明的方法以将除组分a)外的本发明的聚氨酯组合物的组分相互均匀混合,并仅在临施加到基底上或模具中之前才混入组分a)。
为了混合,可以使用本身为本领域技术人员从混合技术中获知的所有方法和装置,例如搅拌器或动态和静态混合器。但是,没有死区或只有少数死区的装置是优选的。此外,在极短时间内实现混合和极充分混合要混合的两种组分的方法是优选的。特别地,动态混合器,尤其是仅在该混合器中使组分相互接触的那些,适用于此。
该程序过程中的温度为0至100℃,优选10至80℃,特别优选20至60℃。
如果必要,也可以进行总混合物的各组分在例如1毫巴的减压下的脱气。脱气,特别是在添加组分a)后,是优选的以防止在可得介质中由残留气体形成气泡。
在混入组分a)之前,该混合物可作为储存稳定的中间体储存任选数月。
在混入本发明的聚氨酯组合物的组分a)后,获得液体制剂,其根据组成在室温下在几秒至几小时内固化。
优选调节聚氨酯组合物的组分的比率以及类型和反应性以使混入组分a)后的固化在室温下在数分钟直至16小时内实现。
本领域技术人员容易以常规实验形式在组分的上述量范围内和根据在每种情况下可得的组分,特别是优选组分进行固化行为的上述调节。
在刚刚完全混合所有组分后,本发明的聚氨酯组合物具有通常10至100 000 mPas,优选100至20 000 mPas,特别优选200至10 000 mPas,尤其优选500至5000 mPas的在25℃下的粘度,因此它们甚至在无溶剂形式下也具有极好的加工性质。在含合适溶剂的溶液中,可以建立低于10 000 mPas,优选低于2000 mPas,特别优选低于500 mPas的在25℃下的粘度。
在15克的量和0.005重量%至0.1重量%的催化剂含量下在25℃下在小于4小时内固化的上述类型的聚氨酯组合物经证实有利。
为了施加到基底上或模具中,本领域技术人员已知的所有常规方法都是合适的,特别例如刮刀涂布、浇注、印刷、丝网印刷、喷涂或喷墨印刷。
本发明的第四方面是包含本发明的光聚合物制剂的全息介质的曝光方法,其中通过电磁辐射使书写单体选择性聚合。
实施例
下列实施例用于例证本发明。除非另行指明,所有规定的百分比基于重量百分比。
原材料
异氰酸酯组分1是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的实验产品,己烷二异氰酸酯-基多异氰酸酯,亚氨基噁二嗪二酮的比例至少30%,NCO含量:23.5%。
异氰酸酯组分2是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的实验产品,己烷二异氰酸酯与数均摩尔质量为4000 g/mol的聚丙二醇的全脲基甲酸酯,NCO含量:5.6 - 6.4%。
异氰酸酯组分3是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的实验产品,基于己烷二异氰酸酯的脂族多异氰酸酯,NCO含量大约20%。
异氰酸酯组分4是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的实验产品,己烷二异氰酸酯与数均摩尔质量为大约280 g/mol的聚丙二醇的全脲基甲酸酯,NCO含量:16.5 - 17.3%。
异氰酸酯组分5是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的商品,29.4摩尔%的基于HDI的异氰脲酸酯与70.6摩尔%的数均摩尔质量为650 g/mol的聚(ε-己内酯)与HDI的氨基甲酸酯的混合物,NCO含量10.5 - 11.5%。
异氰酸酯组分6是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的商品,基于六亚甲基二异氰酸酯的脂族缩二脲类型,NCO含量:22.5 - 23.5%。
多元醇1是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的实验产品,下面描述其制备。
多元醇2是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的商品,平均摩尔质量为4000 g/mol的聚环氧丙烷。
多元醇3是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的实验产品,下面描述其制备。
多元醇4是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的实验产品,下面描述其制备。
多元醇5是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的实验产品,下面描述其制备。
多元醇6是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的实验产品,下面描述其制备。
多元醇7是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的实验产品,下面描述其制备。
多元醇8是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的实验产品,下面描述其制备。
多元醇9是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的实验产品,下面描述其制备。
多元醇10是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的商品,数均摩尔质量为2000 g/mol的基于己二酸、己二醇、新戊二醇的聚酯。
DMC催化剂:可通过EP-A 700 949中描述的方法获得的基于六氰基钴酸(III)锌的双金属氰化物催化剂。
Irganox 1076是3,5-二-(叔)-丁基-4-羟基氢化肉桂酸十八烷基酯(CAS 2082-79-3)。
丙烯酸酯1是双酚A乙氧基化物(1.5 EO/酚)-二丙烯酸酯并获自SIGMA-ALDRICH CHEMIE GmbH, Steinheim, 德国。nD 20: 1.570。
丙烯酸酯2是丙烯酸苯基硫乙酯并获自Bimax, Cockeysville, Maryland, USA。nD 20: 1.603。
丙烯酸酯3是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的实验产品,下面描述其制备。
丙烯酸酯4是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的实验产品,下面描述其制备。
丙烯酸酯5是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的实验产品,下面描述其制备。
丙烯酸酯6是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的实验产品,下面描述其制备。
丙烯酸酯7是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的实验产品,下面描述其制备。
催化剂1: 氨基甲酸酯化催化剂,二甲基双[(1-氧代新癸基)氧基]锡烷,Momentive Performance Chemicals, Wilton, CT, USA的商品(作为在N-乙基吡咯烷酮中的10%浓度溶液使用)。
共引发剂1: 三(3-氯-4-甲基苯基)(己基)硼酸四丁铵,[1147315-11-4]是Ciba Inc., Basel, 瑞士生产的实验产品。
共引发剂2由66.7重量%三苯基丁基硼酸四丁铵 [12307-06-4](获自Showa-Denko, Fine Chemicals Group, Specialty Chemicals Department, Chemicals Division, SHOWA DENKO K.K., Japan)和33.3重量%2-巯基苯并咪唑(CAS No. 583-39-1,获自ABCR GmbH, Karlsruhe, 德国)构成。
染料1是新亚甲蓝(CAS 1934-16-3)并获自SIGMA-ALDRICH CHEMIE GmbH, Steinheim, 德国。
染料2是藏红O(CAS 477-73-6)并获自SIGMA-ALDRICH CHEMIE GmbH, Steinheim, 德国。
染料3是乙基紫(CAS 2390-59-2)并以80%纯度获自SIGMA-ALDRICH CHEMIE GmbH, Steinheim, 德国和以此形式使用。
添加剂1至37 是Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的实验产品,下面描述其制备。
测量方法:
根据DIN 53240-2测定所述OH值。
根据DIN EN ISO 11909测定所述NCO值(异氰酸酯含量)。
以下列方式测定所述粘度:
为了测定粘度,在流变仪(来自Anton Paar Physica, 型号MCR 51)的锥板测量系统中在20℃下施加要研究的组分或混合物。在下列条件下进行测量:
·测量体:锥CP 25, d = 25 mm, 角度 = 1°
·锥和板之间的测量间隙和间距:0.047 mm
·测量持续时间:10秒
·在250 1/sec剪切速率下测定粘度。
使用可光聚合书写单体c)时的折射率的测量
由透射和反射光谱获得作为波长的函数的样品折射率n。为此,由在乙酸丁酯中的稀溶液通过旋涂将大约100-300纳米厚的样品薄膜施加到石英玻璃载体上。用来自STEAG ETA-Optik, CD-Measurement System ETA-RT的光谱仪测量这种层堆叠的透射和反射光谱,然后将层厚度和n的光谱曲线拟合到在380-850纳米范围内测得的透射和反射光谱。这使用光谱仪的内置软件实施并另外需要在空白测量中预先测得的石英玻璃基材的折射率数据。可光聚合的单体c)的折射率基于405纳米的波长并因此相当于nD 20
在反射布置中通过双光束干涉测量全息介质的全息性质DE和Δn。
然后借助根据图1的测量布置如下测试如下所述制成的全息介质的全息性质:
借助空间滤波器(SF)和与准直透镜(CL)一起将He-Ne激光器的光束(发射波长633纳米)转化成平行均匀光束。通过虹彩光阑(I)建立信号和参考光束的最终横截面。虹彩光阑孔的直径为0.4厘米。偏振依赖性分束器(PBS)将激光束分成两个相干的同等偏振光束。通过λ/2板,将参考光束的功率调节至0.5 mW并将信号束的功率调节至0.65 mW。使用半导体检测器(D)在移除样品的情况下测定功率。参考光束的入射角(α0)为-21.8°且信号束的入射角(β0)为41.8°。由垂直于光束方向的样品开始测量角度。根据图1,α0因此具有负号且β0具有正号。在样品(介质)位置,两个重叠光束的干扰场产生与入射在样品上的两个光束的角平分线垂直的亮带和暗带的光栅(反射全息图)。介质中的带间距Λ,也称作光栅周期,为~ 225 nm(该介质的折射率取~ 1.504)。
图1显示在λ = 633 nm (He-Ne激光器)下的全息介质试验器(HMT)的几何:M = 镜子,S = 快门,SF = 空间滤波器,CL = 准直透镜,λ/2 = λ/2板,PBS = 偏振敏感的分束器,D = 检测器,I = 虹彩光阑,α0 = -21.8°,β0 = 41.8°是在样品外(介质外)测得的相干光束的入射角。RD = 转盘的基准方向。
以下列方式在介质中记录全息图:
·两个快门(S)打开,进行曝光时间t
·此后,在快门(S)关闭下,给介质留出5分钟时间以供仍未聚合的书写单体扩散。
以下列方式读取所记录的全息图。信号束的快门保持关闭。打开参考光束的快门。将参考光束的虹彩光阑关闭至< 1 mm的直径。这确保该光束在介质的所有旋转角(Ω)下始终完全在之前记录的全息图中。转盘在计算机控制下以0.05°的角度步宽覆盖Ωmin至Ωmax的角范围。由与转盘的基准方向垂直的样品测量Ω。当在全息图记录过程中参考光束和信号束的入射角具有相等量级,即α0 = -31.8°和β0 = 31.8°时,获得转盘的基准方向。Ω记录随之为0°。在α0 = -21.8°和β0 = 41.8°时,Ω记录因此为10°。在全息图记录过程中对干扰场而言通常满足:
θ0是在实验室系统中在介质外的半角且在全息图记录过程中事实如下:
在这种情况下,θ0因此为-31.8°。在接近的各旋转角Ω下,借助相应的检测器D测量零阶透射的光束的功率,并借助检测器D测量一阶透射的光束的功率。在接近的各角度Ω下,衍射效率作为下列商获得:
PD 是衍射光束在该检测器中的功率,PT 是透射光束在该检测器中的功率。
借助上述方法,测量布拉格曲线(描述为记录的全息图的作为旋转角Ω的函数的衍射效率η)并储存在计算机中。此外,也对照旋转角Ω绘制零阶透射强度并储存在计算机中。
在Ω重构下测定全息图的最大衍射效率(DE = ηmax),即峰值。为此,可能必须改变折射束的检测器位置以测定这种最大值。
现在借助耦合波理论(参考H. Kogelnik, The Bell System Technical Journal, 第48卷, 1969年11月, 第9期, 第2909页 – 第2947页) 由测得的布拉格曲线和透射强度的角变化测定光聚合物层的折射率反差Δn和厚度d。应该指出,由于因光聚合而发生的厚度收缩,全息图的带间距Λ’和带取向(倾斜度)可偏离干涉图的带间距Λ及其取向。相应地,实现最大衍射效率时的α 0’或转盘相应角度Ω重构也分别偏离α0或相应的Ω记录。因此,布拉格条件改变。在评测法中将这种变化计入考虑。下面描述评测法:
与记录的全息图相关并与干涉图无关的所有几何量作为虚线表示的量显示。
根据Kogelnik,对反射全息图的布拉格曲线η(Ω)而言,事实如下:
其中:
当读取全息图(“重构”)时,情况类似于上述情况:
在布拉格条件下,“移相”DP为0。因此,情况如下:
假设仅发生厚度收缩,可以由全息图记录过程中的干扰场的布拉格条件与全息图读取过程中的布拉格条件的比较测定仍未知的角度β’。然后满足:
ν是光栅厚度,ξ是失谐参数且ψ’是记录的折射率光栅的取向(倾斜度)。α’和β’对应于在全息图记录过程中干扰场的角度α0和β0,但在介质中测量并适用于全息图的光栅(在厚度收缩后)。n是光聚合物的平均折射率并设定为1.504。λ是激光在真空中的波长。
ξ = 0下的最大衍射效率(DE = ηmax)随之为:
对照中心旋转角绘制衍射效率、理论布拉格曲线和透射强度的测量数据,也称作角失谐,并显示在图2中。
由于DE已知,根据Kogelnik的理论布拉格曲线的形状仅取决于光聚合物层的厚度d’。在给定厚度d’下通过DE校正Δn以使DE的测量值和理论值始终相符。现在调节d’直至理论布拉格曲线的第一个次极小值的角位置符合透射强度的第一个次极大值的角位置此外理论布拉格曲线和透射强度的半高全宽(FWHM)相符。
由于反射全息图的方向在重构时通过Ω扫描旋转但衍射光检测器仅在有限的角范围下检测,因此宽全息图(小d’)的布拉格曲线并没有完全用Ω扫描配准,而是仅在中心区域中在检测器合适定位的情况下配准。与布拉格曲线互补的透射强度的形状因此另外用于调节层厚度d’。
图2显示对照失谐角ΔΩ绘制的作为实心线的测得透射功率PT (右y轴)、对照角失谐ΔΩ绘制的作为实心圆的测得衍射效率η(左y轴)(如果检测器的有限尺寸允许),和作为虚线的Kogelnik理论的拟合(左y 轴)。
对一种制剂而言,这一程序可能在不同介质上以不同曝光时间t重复数次,以测定在全息图记录过程中在多大的入射激光束平均能量剂量下DE达到饱和值。由与角度α0和β0配合的两个部分光束的功率(Pr = 0.50 mW的参考光束和Ps = 0.63 mW的信号束)、曝光时间t和虹彩光阑的直径(0.4厘米)如下获得平均能量剂量E
调节部分光束的功率以便在所用角度α0和β0下,在介质中达到相同功率密度。
作为备选方案I,也使用发射波长λ为532纳米的绿色激光器进行与图1中所示的布置等效的试验。在此,α0 = -11.5°和β0 = 33.5°和Pr = 1.84 mW和Ps = 2.16 mW。
在实施例中,在每种情况下报道Δn的最大值,且所用剂量为4至64 mJ/cm²/臂。
多元醇 1 的制备
在1升烧瓶中预先引入0.18克辛酸锡、374.8克ε-己内酯和374.8克双官能聚四氢呋喃聚醚多元醇(当量重量500 g/mol OH)并加热至120℃和保持在此温度下直至固含量(非挥发性成分的比例)为99.5重量%或更高。此后,进行冷却并获得蜡质固体形式的产物。
多元醇 3 的制备
将2465克双官能聚四氢呋喃聚醚多元醇(当量重量325 g/mol OH)称入配有搅拌器的20升反应器中并加入450.5毫克DMC催化剂。然后在以大约70 转每分搅拌的情况下加热至105℃。通过施加真空和用氮气缓和三次,将空气换成氮气。在将搅拌器速度提高至300 转每分后,在真空泵运行的情况下和在大约0.1巴的压力下使氮气从底部通过该混合物72分钟。此后,用氮气建立0.3巴的压力并送入242克环氧丙烷(PO)以开始聚合。在此情况下压力提高至2.03巴。在8分钟后,压力再降至0.5巴并在2.34巴下经2小时11分钟计量加入另外12.538千克PO。在PO计量加入结束后17分钟,在1.29巴的残留压力下施加真空并进行完全脱气。通过添加7.5克Irganox 1076,稳定产物,并作为无色粘稠液体获得(OH值:27.8 mg KOH/g,在25℃下的粘度:1165 mPas)。
多元醇 4 的制备
将2475克双官能聚四氢呋喃聚醚多元醇(当量重量325 g/mol OH)称入配有搅拌器的20升反应器中并加入452.6毫克DMC催化剂。然后在以大约70 转每分搅拌的情况下加热至105℃。通过施加真空和用氮气缓和三次,将空气换成氮气。在将搅拌器速度提高至300 转每分后,在真空泵运行的情况下和在大约0.1巴的压力下使氮气从底部通过该混合物57分钟。此后,用氮气建立0.5巴的压力并同时送入100克环氧乙烷(EO)和150克PO以开始聚合。在此情况下压力提高至2.07巴。在10分钟后,压力再降至0.68巴并在2.34巴下经1小时53分钟计量加入混合物形式的另外5.116千克EO和7.558千克PO。在环氧化物计量加入结束后31分钟,在2.16巴的残留压力下施加真空并进行完全脱气。通过添加7.5克Irganox 1076,稳定产物,并作为轻微浑浊的粘稠液体获得(OH值:27.1 mg KOH/g,在25℃下的粘度:1636 mPas)。
多元醇 5 的制备
将1707克通过(3-甲基)-1,5-戊二醇和碳酸二苯酯的缩聚制成的数均摩尔质量为650 g/mol的聚碳酸酯二醇称入配备有搅拌器的20升反应器并加入527毫克DMC催化剂。然后在以大约70 转每分搅拌的情况下加热至130℃。通过施加真空和用氮气缓和三次,将空气换成氮气。在将搅拌器速度提高至300 转每分后,在真空泵运行的情况下和在大约0.1巴的压力下使氮气从底部通过该混合物85分钟。此后,用氮气建立0.2巴的压力并送入174克PO以开始聚合。压力由此提高至2.26巴。在6分钟后,压力再降至0.55巴并在1.36巴下经1小时32分钟送入另外8.826千克PO。在PO计量加入结束后22分钟,在0.674巴的残留压力下施加真空并进行完全脱气。通过添加5.27克Irganox 1076,稳定产物,并作为无色粘稠液体获得(OH值24.8 mg KOH/g,在25℃下的粘度:1659 mPas)。
多元醇 6 的制备
将3.621千克双官能聚四氢呋喃聚醚多元醇(当量重量500 g/mol OH)称入配有搅拌器的20升反应器中并加入525毫克DMC催化剂。然后在以大约70 转每分搅拌的情况下加热至105℃。通过施加真空和用氮气缓和三次,将空气换成氮气。在将搅拌器速度提高至300 转每分后,在真空泵运行的情况下和在大约0.1巴的压力下使氮气从底部通过该混合物54分钟。此后,用氮气建立0.2巴的压力并送入363克环氧丙烷(PO)以开始聚合。压力由此提高至2.42巴。在7分钟后,压力再降至0.34巴并在2.9巴下经2小时29分钟计量加入另外11.379千克PO。在PO计量加入结束后47分钟,在1.9巴的残留压力下施加真空并进行完全脱气。通过添加7.5克Irganox 1076,稳定产物,并作为无色粘稠液体获得(OH值:27.6 mg KOH/g,在25℃下的粘度:1498 mPas)。
多元醇 7 的制备
将250克双官能聚四氢呋喃聚醚多元醇(当量重量325 g/mol OH)称入1升不锈钢反应器中并加入22.1毫克DMC催化剂。通过施加真空和用氮气缓和三次,将空气换成氮气,然后在大约800 转每分下搅拌的情况下加热至125℃。此后,在真空泵运行的情况下和在0.1巴的压力下,使氮气从底部通过该混合物30分钟。在125℃下,然后将296克PO和197克EO的混合物在搅拌下(800 转每分)在90分钟过程内计量加入该反应器中。在环氧化物完全计量加入后,反应在搅拌下在125℃下继续45分钟,然后在高真空中在90℃下馏出易挥发的馏分30分钟。在冷却至室温后,产物从反应器中排出并通过添加500 ppm Irganox 1076稳定。产物作为清澈液体获得(OH值:58.2 mg KOH/g,在25℃下的粘度:471 mPas)。
多元醇 8 的制备
将350克双官能聚四氢呋喃聚醚多元醇(当量重量500 g/mol OH)称入1升不锈钢反应器中并加入21.4毫克DMC催化剂。通过施加真空和用氮气缓和三次,将空气换成氮气,然后在大约800 转每分下搅拌的情况下加热至125℃。此后,在真空泵运行的情况下和在0.1巴的压力下,使氮气从底部通过该混合物30分钟。在125℃下,然后将218克PO和145克EO的混合物在搅拌下(800 转每分)在70分钟过程内计量加入该反应器中。在环氧化物完全计量加入后,反应在搅拌下在125℃下继续45分钟,然后在高真空中在90℃下馏出易挥发的馏分30分钟。在冷却至室温后,产物从反应器中排出并通过添加500 ppm Irganox 1076稳定。产物以在室温下无色的蜡形式获得(OH值:59.2 mg KOH/g,在25℃下的粘度:682 mPas)。
多元醇 9 的制备
将250克双官能聚四氢呋喃聚醚多元醇(当量重量325 g/mol OH)称入1升不锈钢反应器中并加入22.1毫克DMC催化剂。通过施加真空和用氮气缓和三次,将空气换成氮气,然后在大约800 转每分下搅拌的情况下加热至125℃。此后,在真空泵运行的情况下和在0.1巴的压力下,使氮气从底部通过该混合物30分钟。在125℃下,将486克PO在搅拌下(800 转每分)在60分钟过程内计量加入该反应器中。在环氧化物完全计量加入后,反应在搅拌下在125℃下继续45分钟,然后在高真空中在90℃下馏出易挥发的馏分30分钟。在冷却至室温后,产物从反应器中排出并通过添加500 ppm Irganox 1076稳定。产物作为清澈液体获得(OH值:55.1 mg KOH/g,在25℃下的粘度:536 mPas)。
丙烯酸酯 3 的制备(硫代磷酰基三(氧基-4,1-亚苯基亚氨基羰氧基乙烷-2,1-二基)三丙烯酸酯):
在500毫升圆底烧瓶中,预先引入0.1克2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚、0.05克二月桂酸二丁基锡(Desmorapid® Z, Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国)和213.07克三(对异氰酸根合苯基)硫代磷酸酯在乙酸乙酯中的27%浓度溶液(Desmodur® RFE, Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的产品)并加热至60℃。此后,逐滴加入42.37克丙烯酸2-羟乙酯并使该混合物进一步保持在60℃下直至异氰酸酯含量降至低于0.1%。此后,进行冷却并在真空中完全除去乙酸乙酯。获得半结晶固体形式的产物。nD 20: 1.610。
丙烯酸酯 4 的制备 2-({[3-(甲基硫烷基)苯基]氨基甲酰基}氧基)乙基丙-2-烯酸酯:
在100毫升圆底烧瓶中,预先引入0.02克2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚、0.01克Desmorapid® Z、11.7克3-(甲基硫代)苯基异氰酸酯并加热至60℃。此后,逐滴加入8.2克丙烯酸2-羟乙酯并使该混合物进一步保持在60℃下直至异氰酸酯含量降至低于0.1%。然后进行冷却。获得浅黄色液体形式的产物。nD 20: 1.626。
丙烯酸酯 5 的制备((4-甲基苯-1,3-二基)双[氨甲酰氧基-3-(联苯-2-基氧基)丙烷-2,1-二基]双丙烯酸酯和(4-甲基苯-1,3-二基)双[氨甲酰氧基-3-(联苯-2-基氧基)丙烷-1,2-二基]双丙烯酸酯和类似异构体的混合物):
预先将430.2克Denacol EX 142 (Nagase-Chemtex, Japan)、129.7克丙烯酸、1.18克三苯膦和0.0056克2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚引入具有回流冷凝器和搅拌器的三颈烧瓶中。此外,缓慢通入空气并调温至60℃。此后,在90℃下进行搅拌24小时。获得具有157.8 mg KOH/g的OH值的透明液体。将21.3克这种中间体和5.2克2,4-和2,6-甲苯二异氰酸酯的混合物(Desmodur T80, Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国)先引入具有回流冷凝器和搅拌器的三颈烧瓶中。此外,缓慢通入空气并调温至60℃。在初始放热反应后,产物在60℃下搅拌24小时。获得具有0%的NCO的透明、无色、玻璃状产物。nD 20: 1.643。
丙烯酸酯 6 的制备((4-甲基苯-1,3-二基)双(氨甲酰氧基-3-苯氧基丙烷-2,1-二基)双丙烯酸酯和(4-甲基苯-1,3-二基)双(氨甲酰氧基-3-苯氧基丙烷-1,2-二基)双丙烯酸酯和类似异构体的制备):
将112.7克苯基缩水甘油醚、54克丙烯酸、0.492克三苯膦和0.0017克2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚预先引入具有回流冷凝器和搅拌器的三颈烧瓶中。此外,缓慢通入空气,然后调温至90℃。进行搅拌54小时并获得清澈、液体、高粘产物。将22.4克这种产物预先引入具有回流冷凝器和搅拌器的三颈烧瓶中。此外,缓慢通入空气并调温至60℃。现在在放热下经30分钟逐滴加入87克2,4-甲苯二异氰酸酯(Desmodur T100, Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国)。进行搅拌20小时,然后加入0.005克二月桂酸二丁基锡。获得具有0%的NCO的清澈高粘产物。nD 20: 1.612。
丙烯酸酯 7 的制备({[4-({[(1,1,1,3,3,3-六氟丙烷-2-基)氧基]羰基}氨基)­苯氧基]硫代磷酰基}双(羟苯-4,1-二基氨基甲酰基氧乙烷-2,1-二基)双丙烯酸酯):
在2升圆底烧瓶中,预先引入0.5克2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚、0.25克二月桂酸二丁基锡(Desmorapid Z, Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国)和1.00千克三(对异氰酸根合苯基)硫代磷酸酯在乙酸乙酯中的27%浓度溶液(Desmodur® RFE,Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的产品)并加热至60℃。此后,逐滴加入95.3克六氟异丙醇并使温度保持8小时。此后,逐滴加入133.5克丙烯酸2-羟乙酯并使该混合物进一步保持在60℃下直至异氰酸酯含量降至低于0.1%。此后,进行冷却并在真空中完全除去乙酸乙酯。获得无色油状的产物。nD 20: 1.616。
添加剂1(丁基氨基甲酸2,2,2-三氟乙酯)的制备:
在2000毫升圆底烧瓶中,预先引入0.50克Desmorapid Z和498克异氰酸正丁酯并加热至60℃。此后,逐滴加入502克三氟乙醇并使该混合物进一步保持在60℃下直至异氰酸酯含量降至低于0.1%。然后进行冷却。获得无色液体形式的产物。
以类似于添加剂1的方式、以所示组成制备下表1中所述的添加剂2至36。
添加剂37(丁基氨基甲酸异丙酯)的制备:
在250毫升圆底烧瓶中,预先引入0.02克Desmorapid Z、31.1克异氰酸正丁酯并加热至60℃。此后,逐滴加入18.9克异丙醇,并将该混合物进一步保持在60℃下直至异氰酸酯含量降至低于0.1%。此后,进行冷却并获得清澈液体形式的产物。
为了制造全息介质,任选在60℃下将书写单体(组分c))、稳定剂(组分d))(可能已预溶解在组分c)中)和任选助剂和添加剂(组分g))溶解在异氰酸酯反应性组分(组分b))中,然后加入10或20 µm玻璃珠(例如来自Whitehouse Scientific Ltd, Waverton, Chester, CH3 7PB, United Kingdom)并充分混合。此后,在暗处或在合适的光照下称出纯净形式或在N-乙基­吡咯烷酮(组分g)的一部分)中的稀溶液形式的光引发剂(与组分e)一起)并再混合1分钟。任选地,在干燥炉中进行加热至60℃不大于10 分钟。此后,加入异氰酸酯组分(组分a))并再进行混合1分钟。随后,加入催化剂(组分f))的溶液并再混合1分钟。所得混合物在搅拌下在< 1 mbar下脱气不大于30秒,然后分布在50 × 75 mm玻璃板上,这些各自用另一玻璃板覆盖。PU制剂的固化在15千克重物下进行几小时(通常整夜)。在一些情况下,该介质在避光包装中在60℃下再后固化2小时。由所用玻璃球的直径获得该光聚合物层的厚度d为20微米。由于具有基质的不同起始粘度和不同固化速率的不同制剂并非总是产生光聚合物层的相同层厚度d,单独基于各样品的记录全息图的特性测定d。与这种方法类似地制造对比例1至27和实施例1至118的介质。
在下列介质的情况下,多元醇2(作为组分b))和异氰酸酯组分2(作为组分a))始终用作基质结构单元,特别使得NCO:OH比为1.02:1且总重量百分比总和为100%。所有实验都用溶解在3.5%N-乙基吡咯烷酮中的0.1%染料和1.0%共引发剂(与组分e)一起)(组分g))和所述量的催化剂1在N-乙基吡咯烷酮中的10%浓度溶液(组分f))进行。
单体1 单体2 共引发剂 染料 催化剂1 Δnmax.
对比例1 丙烯酸酯4, 30% - 1 染料1, 0.05%和染料2, 0.05% 0.21% 0.0172
对比例2 丙烯酸酯3, 30% - 1 染料1, 0.05%和染料2, 0.05% 0.20% 0.0144
实施例1 丙烯酸酯4, 15% 丙烯酸酯3, 15% 1 染料1, 0.05%和染料2, 0.05% 0.24% 0.0175
实施例2 丙烯酸酯4, 20% 丙烯酸酯3, 10% 1 染料1, 0.05%和染料2, 0.05% 0.20% 0.0182
实施例3 丙烯酸酯4, 22.5% 丙烯酸酯3, 7.5% 1 染料1, 0.05%和染料2, 0.05% 0.20% 0.0203
对比例3 丙烯酸酯1, 40% - 1 染料1, 0.10% 0.20% 0
对比例4 丙烯酸酯3, 40% - 1 染料1, 0.10% 0.20% 0.0172
对比例5 丙烯酸酯4, 40% - 1 染料1, 0.10% 0.20% 0.0140
实施例4 丙烯酸酯1, 20% 丙烯酸酯3, 20% 1 染料1, 0.10% 0.21% 0.0197
实施例5 丙烯酸酯1, 20% 丙烯酸酯4, 20% 1 染料2, 0.10% 0.18% 0.0211
实施例6 丙烯酸酯3, 20% 丙烯酸酯4, 20% 1 染料2, 0.10% 0.17% 0.0206
在下列介质的情况下,多元醇1(作为组分b))和异氰酸酯组分1(作为组分a))始终用作基质结构单元,特别使得NCO:OH比为1.02:1且总重量百分比之和为100%:
单体1 单体2 共引发剂 染料 催化剂1 Δnmax.
对比例6 丙烯酸酯3, 30% - 1 染料1, 0.10% 0.02%* 0.0091
对比例7 丙烯酸酯3, 40% - 1 染料1, 0.10% 0.06% 0.0079
对比例8 丙烯酸酯3, 50% - 1 染料1, 0.10% 0.10% 0.0045
对比例9 丙烯酸酯2, 30% - 1 染料1, 0.10% 0.20% 0.0002
对比例10 丙烯酸酯2, 40% - 1 染料1, 0.10% 0.20% 0.0002
实施例7 丙烯酸酯3, 20% 丙烯酸酯2, 20% 1 染料1, 0.10% 0.20% 0.0094
对比例11 丙烯酸酯4, 30% - 1 染料1, 0.10% 0.10% 0.0056
对比例12 丙烯酸酯4, 40% - 1 染料1, 0.10% 0.10% 0.0096
对比例13 丙烯酸酯4, 50% - 1 染料1, 0.10% 0.10% 0.0112
实施例8 丙烯酸酯3, 15% 丙烯酸酯4, 15% 1 染料1, 0.10% 0.10% 0.0127
实施例9 丙烯酸酯3, 20% 丙烯酸酯4, 20% 1 染料1, 0.10% 0.06% 0.0140
实施例10 丙烯酸酯3, 25% 丙烯酸酯4, 25% 1 染料1, 0.10% 0.10% 0.0149
对比例14 丙烯酸酯5, 40% - 1 染料1, 0.10% 0.20% 0.0088
实施例11 丙烯酸酯5, 30% 丙烯酸酯4, 10% 1 染料1, 0.10% 0.20% 0.0139
实施例12 丙烯酸酯5, 20% 丙烯酸酯4, 20% 1 染料1, 0.10% 0.20% 0.0140
实施例13 丙烯酸酯5, 10% 丙烯酸酯4, 30% 1 染料1, 0.10% 0.20% 0.0147
*作为在乙酸丁酯中的10%浓度溶液使用。
在下列介质的情况下,多元醇3(作为组分b))和异氰酸酯组分3(作为组分a))始终用作基质结构单元,特别使得NCO:OH比为1.02:1且总重量百分比为100%:
单体1 单体2 共引发剂 染料 催化剂 Δnmax.
对比例15 丙烯酸酯1, 40% - 1 染料3, 0.10% 0.20% 0.0094
对比例16 丙烯酸酯3, 40% - 1 染料3, 0.10% 0.20% 0.0152
对比例17 丙烯酸酯3, 50% - 1 染料3, 0.10% 0.20% 0.0116
对比例18 丙烯酸酯4, 40% - 1 染料3, 0.10% 0.20% 0.0148
对比例19 丙烯酸酯4, 50% - 1 染料3, 0.10% 0,20% 0.0134
实施例14 丙烯酸酯1, 20% 丙烯酸酯3, 20% 1 染料3, 0.10% 0.20% 0.0114
实施例15 丙烯酸酯1, 20% 丙烯酸酯3, 20% 1 染料1, 0.10% 0.20% 0.0206
实施例16 丙烯酸酯3, 20% 丙烯酸酯4, 20% 1 染料3, 0.10% 0.20% 0.0225
实施例17 丙烯酸酯3, 25% 丙烯酸酯4, 25% 1 染料3, 0.10% 0.17% 0.0260
实施例18 丙烯酸酯3, 15% 丙烯酸酯4, 35% 1 染料3, 0.10% 0.18% 0.0264
在下列介质的情况下,多元醇3(作为组分b))和异氰酸酯组分4(作为组分a))始终用作基质结构单元,特别使得NCO:OH比为1.02:1且总重量百分比为100%:
单体1 单体2 共引发剂 染料 催化剂 Δnmax.
对比例20 丙烯酸酯3, 40% - 1 染料3, 0.10% 0.20% 0.0105
对比例21 丙烯酸酯3, 50% - 1 染料3, 0.10% 0.20% 0.0078
对比例22 丙烯酸酯4, 40% - 1 染料3, 0.10% 0.20% 0.0127
对比例23 丙烯酸酯4, 50% - 1 染料3, 0.10% 0.20% 0.0130
实施例19 丙烯酸酯3, 20% 丙烯酸酯4, 20% 1 染料3, 0.10% 0.21% 0.0197
实施例20 丙烯酸酯3, 25% 丙烯酸酯4, 25% 1 染料3, 0.10% 0.19% 0.0330
实施例21 丙烯酸酯3, 15% 丙烯酸酯4, 35% 1 染料3, 0.10% 0.20% 0,0297
在下列介质的情况下,多元醇4(作为组分b))和异氰酸酯组分4(作为组分a))始终用作基质结构单元,特别使得NCO:OH比为1.02:1且总重量百分比之和为100%:
单体1 单体2 共引发剂 染料 催化剂 Δnmax.
对比例24 丙烯酸酯3, 40% - 共引发剂1, 1,0% 染料1, 0.10% 0.20% 0.0171
对比例25 丙烯酸酯3, 50% - 共引发剂1, 1.0% 染料1, 0.10% 0.20% 0.0159
对比例26 丙烯酸酯4, 40% - 共引发剂1, 1.0% 染料1, 0.10% 0.20% 0.0068
对比例27 丙烯酸酯4, 50% - 共引发剂1, 1.0% 染料1, 0.10% 0.20% 0.0055
实施例22 丙烯酸酯3, 30% 丙烯酸酯4, 10% 共引发剂1, 1.0% 染料1, 0.10% 0.20% 0.0178
实施例23 丙烯酸酯3, 20% 丙烯酸酯4, 20% 共引发剂1, 1.0% 染料1, 0.10% 0.20% 0.0189
实施例24 丙烯酸酯3, 10% 丙烯酸酯4, 30% 共引发剂1, 1.0% 染料1, 0.10% 0.20% 0.0177
实施例25 丙烯酸酯3, 20% 丙烯酸酯4, 20% 共引发剂2, 3.0% 染料1, 0.10% 0.20% 0.0211
实施例26 丙烯酸酯3, 25% 丙烯酸酯4, 25% 共引发剂1, 1.0% 染料1, 0.10% 0.20% 0.0185
下列作为所提到的制剂的优选实例显示(以(氟)氨基甲酸酯作为添加剂):
在下列介质的情况下,多元醇1(作为组分b))和异氰酸酯组分1(作为组分a))始终用作基质结构单元,特别使得NCO:OH为1.02:1且总重量百分比之和为100%。在此,始终使用20重量%丙烯酸酯3、20重量%丙烯酸酯4(与组分c)一起)、0.060重量%催化剂1在N-乙基吡咯烷酮中的10%浓度溶液(组分f))、1.0重量%共引发剂1和0.10重量%染料1(与组分e)一起)和15重量%相应添加剂(组分g)):
添加剂 Δnmax.
实施例27 1 0.0253
实施例28 2 0.0238
实施例29 3 0.0302
实施例30 4 0.0305
实施例31 5 0.0205
实施例32 6 0.0310
实施例33 7 0.0175
实施例34 8 0.0365
实施例35 9 0.0348
实施例36 10 0,0295
实施例37 11 0.0320
实施例38 12 0.0310
实施例39 13 0.0310
实施例40 14 0.0245
实施例41 15 0.0250
实施例42 16 0.0250
实施例43 17 0.0230
实施例44 18 0.0260
实施例45 19 0.0225
实施例46 20 0.0239
实施例47 21 0.0286
实施例48 22 0.0283
实施例49 23 0.0220
实施例50 24 0.0229
实施例51 25 0.0235
实施例52 26 0.0245
实施例53 27 0.0184
实施例54 28 0.0260
实施例55 29 0.0269
实施例56 30 0.0305
在下列介质的情况下,使用下列组分。重量百分比总和与100%之差在每种情况下相当于用于溶解染料和共引发剂的N-乙基吡咯烷酮的量:

Claims (25)

1.光聚合物制剂,其包含基质聚合物、至少两种不同的书写单体的组合和光引发剂,其中所述基质聚合物是聚氨酯,其中所述书写单体各自在405纳米波长下测得的折射率nD 20相差不大于0.200,并在每一情况下具有≥ 1.45的在405纳米波长测得的折射率nD 20,其特征在于其含有增塑剂,所述增塑剂是具有通式IV的氟代氨基甲酸酯
式IV
其中n≥1且n≤8和R3、R4、R5是氢和/或彼此独立地,未取代或任选也被杂原子取代的线型、支化、环状或杂环有机残基。
2.根据权利要求1的光聚合物制剂,其中基团R3、R4、R5的至少一个被至少一个氟原子取代。
3.根据权利要求1的光聚合物制剂,其中R3是具有至少一个氟原子的有机残基。
4.根据权利要求1的光聚合物制剂,其特征在于所述书写单体各自在405纳米波长下测得的折射率nD 20相差不大于0.100,并在每一情况下具有≥ 1.50的在405纳米波长测得的折射率nD 20
5.根据权利要求4的光聚合物制剂,其中所述书写单体各自在405纳米波长下测得的折射率nD 20相差不大于0.065。
6.根据权利要求4的光聚合物制剂,其中所述书写单体在每一情况下具有≥ 1.55的在405纳米波长测得的折射率nD 20
7.根据权利要求1-6任一项的光聚合物制剂,其特征在于所述书写单体是丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯。
8.根据权利要求1-6任一项的光聚合物制剂,其特征在于所述书写单体是氨基甲酸酯丙烯酸酯和/或氨基甲酸酯甲基丙烯酸酯。
9.根据权利要求7的光聚合物制剂,其特征在于所述书写单体是单、二、三和/或更多官能的。
10.根据权利要求9的光聚合物制剂,其特征在于其含有单官能和多官能书写单体的组合,或二和三官能书写单体的组合。
11.根据权利要求10的光聚合物制剂,其特征在于其含有单官能和二官能书写单体的组合或单官能和三官能书写单体的组合。
12.根据权利要求1至6任一项的光聚合物制剂,其特征在于所述基质聚合物是能通过使异氰酸酯组分a)与异氰酸酯反应性组分b)反应获得的聚氨酯。
13.根据权利要求1至6任一项的光聚合物制剂,其特征在于所述光引发剂是能通过光化辐射活化的引发剂。
14.根据权利要求1至6任一项的光聚合物制剂,其特征在于其含有10至89.999重量%的基质聚合物、10至60重量%的书写单体、0.001至5重量%的光引发剂和任选0至4重量%的催化剂、0至5重量%的自由基稳定剂、0至30重量%的增塑剂和0至5重量%的其它添加剂,所有成分的总和为100重量%。
15.根据权利要求14的光聚合物制剂,其特征在于其含有25至70重量%的基质聚合物。
16.根据权利要求14的光聚合物制剂,其特征在于其含有25至50重量%的书写单体。
17.根据权利要求14的光聚合物制剂,其特征在于其含有0至2重量%的催化剂。
18.根据权利要求14的光聚合物制剂,其特征在于其含有0.001至1重量%的自由基稳定剂。
19.根据权利要求14的光聚合物制剂,其特征在于其含有0至25重量%的增塑剂。
20.根据权利要求14的光聚合物制剂,其特征在于其含有0.1至5重量%的其它添加剂。
21.根据权利要求1至20任一项的光聚合物制剂用于制造光学元件的用途。
22.根据权利要求1至20任一项的光聚合物制剂用于制造全息元件的用途。
23.根据权利要求1至20任一项的光聚合物制剂用于制造全息图像的用途。
24.根据权利要求1至14任一项的光聚合物制剂的制备方法,其中混合基质聚合物、书写单体、光引发剂、任选的增塑剂和任选的其它添加剂以产生光聚合物制剂。
25.使根据权利要求1至14任一项的光聚合物制剂的全息介质曝光的方法,其中通过电磁辐射使所述书写单体选择性聚合。
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