CN109031890A - 一种感光胶的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及感光材料制备技术领域，具体涉及一种感光胶的制备方法。本发明将竹纤维置于混合碱液中热处理再酸洗得到粘性纤维，再将其分散于凝胶液中得到混合膜液，同时制备出阳离子化光敏剂，以玉米淀粉、醋酸纤维素、二甲基乙酰胺等为原料发酵制得促膜液，将明胶溶液、羟甲基纤维素、乳化硅油等添加阳离子化光敏剂得到凝胶液，木质素吸附在纤维表面和孔隙中，纵向提高粘胶纤维的拉伸性能，增强纤维素膜的冲击载荷，三乙醇胺与有机酸反应，感光胶固化后表面形成防护膜，减少胶体膜内部被酸性染料腐蚀，同时阳离子化光敏剂中香豆素提高了感光胶的紫外线吸收率，提高胶体膜的致密性和耐溶剂性能，具有广阔的应用前景。

Description

一种感光胶的制备方法

技术领域

本发明涉及感光材料制备技术领域，具体涉及一种感光胶的制备方法。

背景技术

感光胶和感光膜（又称菲林膜）都是当前普遍使用的感光材料。感光胶主要成份是胶体和感光剂，将胶体涂布在载体上，形成薄膜，在紫外光照射下，感光剂与胶体分子发生复杂的光化学反应，使受光的胶体转变为不溶物质，通过显影胶体膜保留下所需的区域。感光胶，一般分为单液型和双液型两种，单液型感光胶在生产时已将光敏剂混入乳胶中，使用时不需配制即可使用，双液型感光胶在使用前要首先将光敏剂按配方放入水中溶解，然后混溶在乳胶中充分搅拌并放置于1～2小时后，待气泡完全消失方可使用。

目前所用的胶体物质有明胶（骨胶）、蛋白、PVA（聚乙烯醇）等水溶性高分子物质，胶体本身无光敏作用。明胶（骨胶）、蛋白等来源于生物质的胶体，交联固化作用不强，遇水会缓慢膨胀，甚至部分溶解，而且胶体膜易干裂发脆；多元醇类的PVA交联固化作用好，成了这类感光胶的主要胶体，用于金属音箱网罩、电子产品金属板等产品生产过程中。但是在实际使用过程中仍存在着粘度高，使得该感光胶在后续应用中涂布不均、易开裂起泡、溶解性不佳、显影过程中显影时间较长的缺点。

传统技术制备的感光胶不能同时具备耐水、耐溶剂的性能，且存在耐化学性能差、感光胶不易脱膜的缺陷，尤其不适用于酸性染料、活性染料印花工艺。此外市售的感光胶中，从涂布到涂膜形成过程中，大量有毒溶剂的挥发，容易危害劳动人员的身体健康，引起火灾隐患和环境污染问题，限制了其使用范围。

因此，提供一种具有优秀的感光度且环保无污染的感光胶具有重要意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前感光胶所用的胶体物质有明胶、蛋白、PVA等水溶性高分子物质，交联固化作用不强，固化后胶体膜易干裂发脆，传统技术制备的感光胶不适用于酸性染料印花工艺的缺陷，提供了一种感光胶的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种感光胶的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）将70～80g竹纤维置于烧杯中，向烧杯中加入100～130mL氢氧化钠溶液、8～10g亚硫酸钠、10～12g焦磷酸钠，将烧杯置于水浴锅中，以2℃/min的升温速率加热升温，保温，降温，继续保温处理，得到脱胶竹纤维；

（2）将脱胶竹纤维用醋酸溶液中和洗涤至洗涤液呈中性，再用清水洗涤，得到粘性纤维，将粘性纤维分散于凝胶液中，得到混合膜液，备用，向烧杯中加入70～75gβ-环糊精和100～130mL氢氧化钠溶液，室温下搅拌10～15min后，再加入5～10g环氧丙基三甲基氯化铵，将烧杯置于水浴锅中，加热升温，保温反应，过滤去除滤液得到纤维掺杂改性胶液；

（3）将上述纤维掺杂改性胶液与黑香豆混合，捣碎过筛得到混合香豆粉，将混合香豆粉、三乙醇胺、氨水混合，放入发酵罐中，再加入嗜碱菌粉，密封发酵罐，在温室中发酵处理，发酵结束后过滤，分离得到发酵滤液；

（4）向200～300mL发酵滤液中加入60～80mL盐酸，搅拌混合10～15min，过滤去除滤液，得到固体产物，用去离子水洗涤固体产物3～4次后移入烘箱中，加热升温，干燥，得到干燥产物，将干燥产物用70～75mL异丙醇再进行重结晶，得到阳离子化光敏剂；

（5）按重量份数计，将13～15份玉米淀粉、2～5份醋酸纤维素、5～6份聚乙烯吡咯烷酮、20～25份混合膜液置于水浴锅中，启动搅拌器以400～500r/min的转速开始搅拌，加热升温，搅拌混溶后，再加入4～5份新鲜腐木粉，常温下密封发酵，得到促膜液；

（6）按重量份数计，将10～15份明胶溶液、4～5份羟甲基纤维素、10～15份乳化硅油，混合搅拌20～25min，得到粘稠胶液，将粘稠胶液加入装有50～60份聚乙烯醇溶液的搅拌釜中，加热升温，以800～1000r/min的转速搅拌乳化，再加入2～3份阳离子化光敏剂，得到感光胶。

步骤（1）所述的氢氧化钠溶液的质量分数为45%，水浴升温速率为2℃/min，加热升温为80～90℃，保温时间为1～2h，降温后温度为40～45℃，继续保温处理时间为30～35min。

步骤（2）所述的醋酸溶液的质量分数为85%，粘性纤维分散于凝胶液中时质量比为1:5，氢氧化钠溶液的质量分数为40%，水浴锅加热升温为50～55℃，保温反应时间为3～4h。

步骤（3）所述的纤维掺杂改性胶液与黑香豆混合质量比为1︰3，所过筛规格为400目，混合香豆粉、三乙醇胺、质量分数为15%的氨水混合质量比为1︰1︰10，氨水的质量分数为15%，所加入嗜碱菌粉质量为氨水的2%，温室中发酵温度为45～50℃，发酵处理时间为7～10天。

步骤（4）所述的盐酸的质量分数为10%，加热升温为60～70℃，干燥时间为8～9h。

步骤（5）所述的加热升温为60～70℃，搅拌混溶时间为12～15h，常温下密封发酵时间为2～3天。

步骤（6）所述的明胶溶液的质量分数为25%，聚乙烯醇溶液的质量分数为20%，加热升温为60～65℃，搅拌乳化时间为10～15min。

本发明的有益效果是：

（1）本发明将竹纤维置于氢氧化钠溶液、亚硫酸钠、焦磷酸钠等组成的混合碱液中加热处理，再酸洗得到粘性纤维，最后将粘性纤维分散于凝胶液中，得到混合膜液，同时制备出阳离子化光敏剂，以玉米淀粉、醋酸纤维素、二甲基乙酰胺、聚乙烯吡咯烷酮为原料，加热搅拌混溶后，密封发酵得到促膜液，将明胶溶液、羟甲基纤维素、乳化硅油混合搅拌得到粘稠胶液，将其倒入聚乙烯醇溶液的搅拌釜中，加热升温搅拌乳化，添加阳离子化光敏剂得到凝胶液，本发明以脱胶竹纤维作为感光胶的骨架，在制备脱胶竹纤维过程中，水溶液中钠离子向竹纤维表面扩散，纤维表面开始吸附钠离子，水和钠离子开始向纤维内部渗透，纤维开始溶胀，钠离子向竹纤维内部体系扩散，溶胀过程与吸附过程达到平衡，渗透终止，使溶液体系与纤维体系之间的钠离子分布平衡，碱煮溶液开始物理作用于纤维，溶剂化的钠离子到达纤维，在快速均匀渗透的情况下，进入纤维素晶区间孔穴、空隙，使得竹纤维的果胶与木质素水解分离出竹纤维，形成超细微孔结构的竹纤维，在高温加工条件下可软化并在高压下产生流动，此时木质素具有很强的粘合能力，吸附在纤维表面和孔隙中，纵向提高粘胶纤维的拉伸性能，并通过促膜液在纤维表面及孔隙中固化，增强纤维素膜的冲击载荷，从而使感光胶的弹性模量和韧性得到提高；

（2）本发明将β-环糊精碱化后加入环氧丙基三甲基氯化铵中，加热反应后过滤得到纤维掺杂改性胶液，将纤维掺杂改性胶液与黑香豆混合捣碎得到混合香豆粉，将混合香豆粉、三乙醇胺、质量分数为15%的氨水混合发酵，分离得到发酵滤液，将发酵滤液酸化沉淀，经过过滤、洗涤干燥后再重结晶得到阳离子化光敏剂，本发明中向阳离子化光敏剂中加入的三乙醇胺能与有机酸反应，在低温时生成盐，高温时生成酯，与染料中的多种金属生成2～4个配位体的螯合物，使得感光胶固化后表面形成防护膜，减少胶体膜内部被酸性染料腐蚀，同时阳离子化光敏剂中香豆素的荧光量子产率高，光敏剂经过阳离子化并引入的带正电季胺基团会降低高分子胶体分子的电子云密度，提高感光胶的紫外线吸收率，促进感光胶发生光固化交联，提高胶体膜的致密性和耐溶剂性能，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

将70～80g竹纤维置于烧杯中，向烧杯中加入100～130mL质量分数为45%的氢氧化钠溶液、8～10g亚硫酸钠、10～12g焦磷酸钠，将烧杯置于水浴锅中，以2℃/min的升温速率加热升温至80～90℃，保温1～2h，降温至40～45℃，继续保温30～35min，得到脱胶竹纤维；将脱胶竹纤维用质量分数为85%的醋酸溶液中和洗涤至洗涤液呈中性，再用清水洗涤，得到粘性纤维，按质量比为1:5，将粘性纤维分散于凝胶液中，得到混合膜液，备用，向烧杯中加入70～75gβ-环糊精和100～130mL质量分数为40%的氢氧化钠溶液，室温下搅拌10～15min后，再加入5～10g环氧丙基三甲基氯化铵，将烧杯置于水浴锅中，加热升温至50～55℃，保温反应3～4h，过滤去除滤液得到纤维掺杂改性胶液；将上述纤维掺杂改性胶液与黑香豆按质量比为1︰3混合，捣碎过400目筛得到混合香豆粉，按质量比为1︰1︰10将混合香豆粉、三乙醇胺、质量分数为15%的氨水混合，放入发酵罐中，再加入氨水质量2%的嗜碱菌粉，密封发酵罐，在45～50℃的温室中发酵处理7～10天，发酵结束后过滤，分离得到发酵滤液；向200～300mL发酵滤液中加入60～80mL质量分数为10%的盐酸，搅拌混合10～15min，过滤去除滤液，得到固体产物，用去离子水洗涤固体产物3～4次后移入烘箱中，加热升温至60～70℃，干燥8～9h，得到干燥产物，将干燥产物用70～75mL异丙醇再进行重结晶，得到阳离子化光敏剂；按重量份数计，将13～15份玉米淀粉、2～5份醋酸纤维素、5～6份聚乙烯吡咯烷酮、20～25份混合膜液置于水浴锅中，启动搅拌器以400～500r/min的转速开始搅拌，加热升温至60～70℃，搅拌混溶12～15h后，再加入4～5份新鲜腐木粉，常温下密封发酵2～3天，得到促膜液；按重量份数计，将10～15份质量分数为25%的明胶溶液、4～5份羟甲基纤维素、10～15份乳化硅油，混合搅拌20～25min，得到粘稠胶液，将粘稠胶液加入装有50～60份质量分数为20%的聚乙烯醇溶液的搅拌釜中，加热升温至60～65℃，以800～1000r/min的转速搅拌乳化10～15min，再加入2～3份阳离子化光敏剂得到感光胶。

实例1

将70g竹纤维置于烧杯中，向烧杯中加入100mL质量分数为45%的氢氧化钠溶液、8g亚硫酸钠、10g焦磷酸钠，将烧杯置于水浴锅中，以2℃/min的升温速率加热升温至80℃，保温1h，降温至40℃，继续保温30min，得到脱胶竹纤维；将脱胶竹纤维用质量分数为85%的醋酸溶液中和洗涤至洗涤液呈中性，再用清水洗涤，得到粘性纤维，按质量比为1:5，将粘性纤维分散于凝胶液中，得到混合膜液，备用，向烧杯中加入70gβ-环糊精和100mL质量分数为40%的氢氧化钠溶液，室温下搅拌10min后，再加入5g环氧丙基三甲基氯化铵，将烧杯置于水浴锅中，加热升温至50℃，保温反应3h，过滤去除滤液得到纤维掺杂改性胶液；将上述纤维掺杂改性胶液与黑香豆按质量比为1︰3混合，捣碎过400目筛得到混合香豆粉，按质量比为1︰1︰10将混合香豆粉、三乙醇胺、质量分数为15%的氨水混合，放入发酵罐中，再加入氨水质量2%的嗜碱菌粉，密封发酵罐，在45℃的温室中发酵处理7天，发酵结束后过滤，分离得到发酵滤液；向200mL发酵滤液中加入60mL质量分数为10%的盐酸，搅拌混合10min，过滤去除滤液，得到固体产物，用去离子水洗涤固体产物3次后移入烘箱中，加热升温至60℃，干燥8h，得到干燥产物，将干燥产物用70mL异丙醇再进行重结晶，得到阳离子化光敏剂；按重量份数计，将13份玉米淀粉、2份醋酸纤维素、5份聚乙烯吡咯烷酮、20份混合膜液置于水浴锅中，启动搅拌器以400r/min的转速开始搅拌，加热升温至60℃，搅拌混溶12h后，再加入4份新鲜腐木粉，常温下密封发酵2天，得到促膜液；按重量份数计，将10份质量分数为25%的明胶溶液、4份羟甲基纤维素、10份乳化硅油，混合搅拌20min，得到粘稠胶液，将粘稠胶液加入装有50份质量分数为20%的聚乙烯醇溶液的搅拌釜中，加热升温至60℃，以800r/min的转速搅拌乳化10min，再加入2份阳离子化光敏剂得到感光胶。

实例2

将75g竹纤维置于烧杯中，向烧杯中加入120mL质量分数为45%的氢氧化钠溶液、9g亚硫酸钠、11g焦磷酸钠，将烧杯置于水浴锅中，以2℃/min的升温速率加热升温至85℃，保温1h，降温至43℃，继续保温33min，得到脱胶竹纤维；将脱胶竹纤维用质量分数为85%的醋酸溶液中和洗涤至洗涤液呈中性，再用清水洗涤，得到粘性纤维，按质量比为1:5，将粘性纤维分散于凝胶液中，得到混合膜液，备用，向烧杯中加入73gβ-环糊精和115mL质量分数为40%的氢氧化钠溶液，室温下搅拌13min后，再加入7g环氧丙基三甲基氯化铵，将烧杯置于水浴锅中，加热升温至53℃，保温反应3h，过滤去除滤液得到纤维掺杂改性胶液；将上述纤维掺杂改性胶液与黑香豆按质量比为1︰3混合，捣碎过400目筛得到混合香豆粉，按质量比为1︰1︰10将混合香豆粉、三乙醇胺、质量分数为15%的氨水混合，放入发酵罐中，再加入氨水质量2%的嗜碱菌粉，密封发酵罐，在47℃的温室中发酵处理8天，发酵结束后过滤，分离得到发酵滤液；向250mL发酵滤液中加入70mL质量分数为10%的盐酸，搅拌混合13min，过滤去除滤液，得到固体产物，用去离子水洗涤固体产物3次后移入烘箱中，加热升温至65℃，干燥8h，得到干燥产物，将干燥产物用73mL异丙醇再进行重结晶，得到阳离子化光敏剂；按重量份数计，将14份玉米淀粉、3份醋酸纤维素、5份聚乙烯吡咯烷酮、23份混合膜液置于水浴锅中，启动搅拌器以450r/min的转速开始搅拌，加热升温至65℃，搅拌混溶13h后，再加入4份新鲜腐木粉，常温下密封发酵2天，得到促膜液；按重量份数计，将13份质量分数为25%的明胶溶液、4份羟甲基纤维素、13份乳化硅油，混合搅拌23min，得到粘稠胶液，将粘稠胶液加入装有55份质量分数为20%的聚乙烯醇溶液的搅拌釜中，加热升温至63℃，以900r/min的转速搅拌乳化13min，再加入2份阳离子化光敏剂得到感光胶。

实例3

将80g竹纤维置于烧杯中，向烧杯中加入130mL质量分数为45%的氢氧化钠溶液、10g亚硫酸钠、12g焦磷酸钠，将烧杯置于水浴锅中，以2℃/min的升温速率加热升温至90℃，保温2h，降温至45℃，继续保温35min，得到脱胶竹纤维；将脱胶竹纤维用质量分数为85%的醋酸溶液中和洗涤至洗涤液呈中性，再用清水洗涤，得到粘性纤维，按质量比为1:5，将粘性纤维分散于凝胶液中，得到混合膜液，备用，向烧杯中加入75gβ-环糊精和130mL质量分数为40%的氢氧化钠溶液，室温下搅拌15min后，再加入10g环氧丙基三甲基氯化铵，将烧杯置于水浴锅中，加热升温至55℃，保温反应4h，过滤去除滤液得到纤维掺杂改性胶液；将上述纤维掺杂改性胶液与黑香豆按质量比为1︰3混合，捣碎过400目筛得到混合香豆粉，按质量比为1︰1︰10将混合香豆粉、三乙醇胺、质量分数为15%的氨水混合，放入发酵罐中，再加入氨水质量2%的嗜碱菌粉，密封发酵罐，在50℃的温室中发酵处理10天，发酵结束后过滤，分离得到发酵滤液；向300mL发酵滤液中加入80mL质量分数为10%的盐酸，搅拌混合15min，过滤去除滤液，得到固体产物，用去离子水洗涤固体产物4次后移入烘箱中，加热升温至70℃，干燥9h，得到干燥产物，将干燥产物用75mL异丙醇再进行重结晶，得到阳离子化光敏剂；按重量份数计，将15份玉米淀粉、5份醋酸纤维素、6份聚乙烯吡咯烷酮、25份混合膜液置于水浴锅中，启动搅拌器以500r/min的转速开始搅拌，加热升温至70℃，搅拌混溶15h后，再加入5份新鲜腐木粉，常温下密封发酵3天，得到促膜液；按重量份数计，将15份质量分数为25%的明胶溶液、5份羟甲基纤维素、15份乳化硅油，混合搅拌25min，得到粘稠胶液，将粘稠胶液加入装有60份质量分数为20%的聚乙烯醇溶液的搅拌釜中，加热升温至65℃，以1000r/min的转速搅拌乳化15min，再加入3份阳离子化光敏剂得到感光胶。

对比例

以衢州市某公司生产的感光胶作为对比例 对本发明制得的感光胶和对比例中的感光胶进行检测，检测结果如表1所示：

耐酸性能测定

将酸性氯化铜蚀刻液、酸性三氯化铁蚀刻液和硫酸-过氧化氢蚀刻液分别控制在一定温度条件下，放入经紫外光固化的本发明制得的感光胶和对比例中的感光胶，待裸露的铜箔完全被蚀去后，观察固化在铜箔上的感光胶膜有无起翘，脱落，变色等现象。

表1性能测定结果

根据表1中数据可知，本发明制得的感光胶，乳胶固含量、粘度都得到了较大的提升，同时分辨率和耐水性也得到了提高，图形边缘更清晰，在室温存放一年后，该感光胶的综合性能没有明显变化，具有广阔的使用前景。

Claims (7)

1.一种感光胶的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）将70～80g竹纤维置于烧杯中，向烧杯中加入100～130mL氢氧化钠溶液、8～10g亚硫酸钠、10～12g焦磷酸钠，将烧杯置于水浴锅中，以2℃/min的升温速率加热升温，保温，降温，继续保温处理，得到脱胶竹纤维；

（2）将脱胶竹纤维用醋酸溶液中和洗涤至洗涤液呈中性，再用清水洗涤，得到粘性纤维，将粘性纤维分散于凝胶液中，得到混合膜液，备用，向烧杯中加入70～75gβ-环糊精和100～130mL氢氧化钠溶液，室温下搅拌10～15min后，再加入5～10g环氧丙基三甲基氯化铵，将烧杯置于水浴锅中，加热升温，保温反应，过滤去除滤液得到纤维掺杂改性胶液；

（3）将上述纤维掺杂改性胶液与黑香豆混合，捣碎过筛得到混合香豆粉，将混合香豆粉、三乙醇胺、氨水混合，放入发酵罐中，再加入嗜碱菌粉，密封发酵罐，在温室中发酵处理，发酵结束后过滤，分离得到发酵滤液；

（4）向200～300mL发酵滤液中加入60～80mL盐酸，搅拌混合10～15min，过滤去除滤液，得到固体产物，用去离子水洗涤固体产物3～4次后移入烘箱中，加热升温，干燥，得到干燥产物，将干燥产物用70～75mL异丙醇再进行重结晶，得到阳离子化光敏剂；

（5）按重量份数计，将13～15份玉米淀粉、2～5份醋酸纤维素、5～6份聚乙烯吡咯烷酮、20～25份混合膜液置于水浴锅中，启动搅拌器以400～500r/min的转速开始搅拌，加热升温，搅拌混溶后，再加入4～5份新鲜腐木粉，常温下密封发酵，得到促膜液；

（6）按重量份数计，将10～15份明胶溶液、4～5份羟甲基纤维素、10～15份乳化硅油，混合搅拌20～25min，得到粘稠胶液，将粘稠胶液加入装有50～60份聚乙烯醇溶液的搅拌釜中，加热升温，以800～1000r/min的转速搅拌乳化，再加入2～3份阳离子化光敏剂，得到感光胶。

2.根据权利要求1所述的一种感光胶的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的氢氧化钠溶液的质量分数为45%，水浴升温速率为2℃/min，加热升温为80～90℃，保温时间为1～2h，降温后温度为40～45℃，继续保温处理时间为30～35min。

3.根据权利要求1所述的一种感光胶的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的醋酸溶液的质量分数为85%，粘性纤维分散于凝胶液中时质量比为1:5，氢氧化钠溶液的质量分数为40%，水浴锅加热升温为50～55℃，保温反应时间为3～4h。

4.根据权利要求1所述的一种感光胶的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的纤维掺杂改性胶液与黑香豆混合质量比为1︰3，所过筛规格为400目，混合香豆粉、三乙醇胺、质量分数为15%的氨水混合质量比为1︰1︰10，氨水的质量分数为15%，所加入嗜碱菌粉质量为氨水的2%，温室中发酵温度为45～50℃，发酵处理时间为7～10天。

5.根据权利要求1所述的一种感光胶的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的盐酸的质量分数为10%，加热升温为60～70℃，干燥时间为8～9h。

6.根据权利要求1所述的一种感光胶的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的加热升温为60～70℃，搅拌混溶时间为12～15h，常温下密封发酵时间为2～3天。

7.根据权利要求1所述的一种感光胶的制备方法，其特征在于：步骤（6）所述的明胶溶液的质量分数为25%，聚乙烯醇溶液的质量分数为20%，加热升温为60～65℃，搅拌乳化时间为10～15min。