RU2552351C2 - Фотополимерные композиции для записи отражательных голограмм в широком спектральном диапазоне - Google Patents
Фотополимерные композиции для записи отражательных голограмм в широком спектральном диапазоне Download PDFInfo
- Publication number
- RU2552351C2 RU2552351C2 RU2012147529/04A RU2012147529A RU2552351C2 RU 2552351 C2 RU2552351 C2 RU 2552351C2 RU 2012147529/04 A RU2012147529/04 A RU 2012147529/04A RU 2012147529 A RU2012147529 A RU 2012147529A RU 2552351 C2 RU2552351 C2 RU 2552351C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dye
- monomer component
- sensitizer
- donor
- photopolymer
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 title claims description 14
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 35
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 25
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- -1 tetrabutylammonium butyltriphenylborate Chemical compound 0.000 claims abstract description 13
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-O triethylammonium ion Chemical compound CC[NH+](CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims abstract description 13
- FPVUWZFFEGYCGB-UHFFFAOYSA-N 5-methyl-3h-1,3,4-thiadiazole-2-thione Chemical compound CC1=NN=C(S)S1 FPVUWZFFEGYCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 claims abstract description 10
- VGZKCAUAQHHGDK-UHFFFAOYSA-M bis(4-tert-butylphenyl)iodanium;trifluoromethanesulfonate Chemical class [O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F.C1=CC(C(C)(C)C)=CC=C1[I+]C1=CC=C(C(C)(C)C)C=C1 VGZKCAUAQHHGDK-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 8
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 8
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims abstract description 8
- MOXZSKYLLSPATM-UHFFFAOYSA-N 1-(4-hydroxyphenyl)-2h-tetrazole-5-thione Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1N1C(=S)N=NN1 MOXZSKYLLSPATM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- BRNULMACUQOKMR-UHFFFAOYSA-N thiomorpholine Chemical compound C1CSCCN1 BRNULMACUQOKMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- LYGXUCWNFYFFBS-UHFFFAOYSA-N 1-thiomorpholin-4-ylprop-2-en-1-one Chemical compound C=CC(=O)N1CCSCC1 LYGXUCWNFYFFBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- HFBMWMNUJJDEQZ-UHFFFAOYSA-N acryloyl chloride Chemical compound ClC(=O)C=C HFBMWMNUJJDEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012043 crude product Substances 0.000 claims description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 2
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 31
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- ULUAUXLGCMPNKK-UHFFFAOYSA-N Sulfobutanedioic acid Chemical compound OC(=O)CC(C(O)=O)S(O)(=O)=O ULUAUXLGCMPNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 abstract 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 29
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 25
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 24
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 18
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 17
- 239000000386 donor Substances 0.000 description 16
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 8
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M methylene blue Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 5
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 5
- FOXXZZGDIAQPQI-XKNYDFJKSA-N Asp-Pro-Ser-Ser Chemical compound OC(=O)C[C@H](N)C(=O)N1CCC[C@H]1C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CO)C(O)=O FOXXZZGDIAQPQI-XKNYDFJKSA-N 0.000 description 4
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 4
- 239000005041 Mylar™ Substances 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- YERHJBPPDGHCRJ-UHFFFAOYSA-N 1-[4-(1-oxoprop-2-enyl)-1-piperazinyl]-2-propen-1-one Chemical compound C=CC(=O)N1CCN(C(=O)C=C)CC1 YERHJBPPDGHCRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 3
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000001018 xanthene dye Substances 0.000 description 3
- YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 1,3-benzothiazole-2-thiol Chemical compound C1=CC=C2SC(S)=NC2=C1 YXIWHUQXZSMYRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CHJBKMCKOKVOSF-UHFFFAOYSA-N B([O-])([O-])[O-].C1(=CC=CC=C1)C(CCC(CCCC)(C1=CC=CC=C1)C1=CC=CC=C1)[N+](CCCC)(CCCC)CCCC.C1(=CC=CC=C1)C(CCC(C1=CC=CC=C1)(C1=CC=CC=C1)CCCC)[N+](CCCC)(CCCC)CCCC.C1(=CC=CC=C1)C(CCC(C1=CC=CC=C1)(C1=CC=CC=C1)CCCC)[N+](CCCC)(CCCC)CCCC Chemical compound B([O-])([O-])[O-].C1(=CC=CC=C1)C(CCC(CCCC)(C1=CC=CC=C1)C1=CC=CC=C1)[N+](CCCC)(CCCC)CCCC.C1(=CC=CC=C1)C(CCC(C1=CC=CC=C1)(C1=CC=CC=C1)CCCC)[N+](CCCC)(CCCC)CCCC.C1(=CC=CC=C1)C(CCC(C1=CC=CC=C1)(C1=CC=CC=C1)CCCC)[N+](CCCC)(CCCC)CCCC CHJBKMCKOKVOSF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- BGTOWKSIORTVQH-UHFFFAOYSA-N cyclopentanone Chemical compound O=C1CCCC1 BGTOWKSIORTVQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- IINNWAYUJNWZRM-UHFFFAOYSA-L erythrosin B Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=C(I)C(=O)C(I)=C2OC2=C(I)C([O-])=C(I)C=C21 IINNWAYUJNWZRM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000004174 erythrosine Substances 0.000 description 2
- 229940011411 erythrosine Drugs 0.000 description 2
- 235000012732 erythrosine Nutrition 0.000 description 2
- SQHOAFZGYFNDQX-UHFFFAOYSA-N ethyl-[7-(ethylamino)-2,8-dimethylphenothiazin-3-ylidene]azanium;chloride Chemical compound [Cl-].S1C2=CC(=[NH+]CC)C(C)=CC2=NC2=C1C=C(NCC)C(C)=C2 SQHOAFZGYFNDQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 2
- 150000004885 piperazines Chemical class 0.000 description 2
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000001235 sensitizing effect Effects 0.000 description 2
- DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N tetrabutylammonium Chemical compound CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ITWBWJFEJCHKSN-UHFFFAOYSA-N 1,4,7-triazonane Chemical class C1CNCCNCCN1 ITWBWJFEJCHKSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GBOJZXLCJZDBKO-UHFFFAOYSA-N 2-(2-chlorophenyl)-2-[2-(2-chlorophenyl)-4,5-diphenylimidazol-2-yl]-4,5-diphenylimidazole Chemical compound ClC1=CC=CC=C1C1(C2(N=C(C(=N2)C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)C=2C(=CC=CC=2)Cl)N=C(C=2C=CC=CC=2)C(C=2C=CC=CC=2)=N1 GBOJZXLCJZDBKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SZMJWOAIWKPMCI-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[1-[4-(2-prop-2-enoyloxyethoxy)phenyl]-9h-fluoren-2-yl]phenoxy]ethyl prop-2-enoate Chemical compound C1=CC(OCCOC(=O)C=C)=CC=C1C1=CC=C2C3=CC=CC=C3CC2=C1C1=CC=C(OCCOC(=O)C=C)C=C1 SZMJWOAIWKPMCI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FLFWJIBUZQARMD-UHFFFAOYSA-N 2-mercapto-1,3-benzoxazole Chemical compound C1=CC=C2OC(S)=NC2=C1 FLFWJIBUZQARMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004203 4-hydroxyphenyl group Chemical group [H]OC1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- AGWWTUWTOBEQFE-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-1h-1,2,4-triazole-5-thione Chemical compound CN1C=NN=C1S AGWWTUWTOBEQFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MPVDXIMFBOLMNW-ISLYRVAYSA-N 7-hydroxy-8-[(E)-phenyldiazenyl]naphthalene-1,3-disulfonic acid Chemical compound OC1=CC=C2C=C(S(O)(=O)=O)C=C(S(O)(=O)=O)C2=C1\N=N\C1=CC=CC=C1 MPVDXIMFBOLMNW-ISLYRVAYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical group [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- DGKHTMZXRHLWNF-UHFFFAOYSA-N B([O-])([O-])[O-].ClC=1C=C(C=CC1C)C(CCC(CCCCCC)(C1=CC(=C(C=C1)C)Cl)C1=CC(=C(C=C1)C)Cl)[N+](CCCC)(CCCC)CCCC.ClC=1C=C(C=CC1C)C(CCC(C1=CC(=C(C=C1)C)Cl)(C1=CC(=C(C=C1)C)Cl)CCCCCC)[N+](CCCC)(CCCC)CCCC.ClC=1C=C(C=CC1C)C(CCC(C1=CC(=C(C=C1)C)Cl)(C1=CC(=C(C=C1)C)Cl)CCCCCC)[N+](CCCC)(CCCC)CCCC Chemical compound B([O-])([O-])[O-].ClC=1C=C(C=CC1C)C(CCC(CCCCCC)(C1=CC(=C(C=C1)C)Cl)C1=CC(=C(C=C1)C)Cl)[N+](CCCC)(CCCC)CCCC.ClC=1C=C(C=CC1C)C(CCC(C1=CC(=C(C=C1)C)Cl)(C1=CC(=C(C=C1)C)Cl)CCCCCC)[N+](CCCC)(CCCC)CCCC.ClC=1C=C(C=CC1C)C(CCC(C1=CC(=C(C=C1)C)Cl)(C1=CC(=C(C=C1)C)Cl)CCCCCC)[N+](CCCC)(CCCC)CCCC DGKHTMZXRHLWNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UNNNGLILVFKISU-UHFFFAOYSA-M CC(C)(C)C(C=C1)=CC=C1[I+]C1=CC=C(C(C)(C)C)C=C1.[O-]S(C(F)(F)F)(=O)=O.OS(C(F)(F)F)(=O)=O.I Chemical compound CC(C)(C)C(C=C1)=CC=C1[I+]C1=CC=C(C(C)(C)C)C=C1.[O-]S(C(F)(F)F)(=O)=O.OS(C(F)(F)F)(=O)=O.I UNNNGLILVFKISU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- MLZJYKCGSRMAJT-UHFFFAOYSA-N O=C(C=[IH])N1CCSCC1 Chemical compound O=C(C=[IH])N1CCSCC1 MLZJYKCGSRMAJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N acetaldehyde Diethyl Acetal Natural products CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002777 acetyl group Chemical class [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003647 acryloyl group Chemical group O=C([*])C([H])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229920006217 cellulose acetate butyrate Polymers 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 125000001559 cyclopropyl group Chemical class [H]C1([H])C([H])([H])C1([H])* 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N eosin Chemical compound [Na+].OC(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=C(Br)C(=O)C(Br)=C2OC2=C(Br)C(O)=C(Br)C=C21 YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UHESRSKEBRADOO-UHFFFAOYSA-N ethyl carbamate;prop-2-enoic acid Chemical compound OC(=O)C=C.CCOC(N)=O UHESRSKEBRADOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 238000001093 holography Methods 0.000 description 1
- 239000000852 hydrogen donor Substances 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical class I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229940057995 liquid paraffin Drugs 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 125000000325 methylidene group Chemical group [H]C([H])=* 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000000425 proton nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- OARRHUQTFTUEOS-UHFFFAOYSA-N safranin Chemical compound [Cl-].C=12C=C(N)C(C)=CC2=NC2=CC(C)=C(N)C=C2[N+]=1C1=CC=CC=C1 OARRHUQTFTUEOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-O sulfonium Chemical compound [SH3+] RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- MDCWDBMBZLORER-UHFFFAOYSA-N triphenyl borate Chemical compound C=1C=CC=CC=1OB(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 MDCWDBMBZLORER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003673 urethanes Chemical class 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/0045—Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/027—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds
- G03F7/032—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with binders
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области светочувствительных регистрирующих сред, а именно к голографическим фотополимерным материалам, пригодным для регистрации объемных пропускающих и отражательных голограмм. Предложена фотополимерная композиция для получения цветных отражающих и пропускающих голограмм, чувствительная к излучению лазеров во всем видимом диапазоне спектра, содержащая полимерное связующее, мономерный компонент и систему фотоинициирования с акцептором и донором электронов, донором атома водорода и красителем-сенсибилизатором, отличающаяся тем, что содержит в качестве мономера N-акрилоилтиоморфолин, в качестве компонента системы фотоинициирования красителя-сенсибилизатора содержит тиоэритрозин триэтиламмониевый совместно с акцептором электрона, представленным бис(4-трет-бутилфенил)иодонием трифторметансульфоната с добавкой в качестве компонента системы фотоинициирования красителя-сенсибилизатора: 6-ацетиламино-2-метилкерамидонина совместно с донором электрона в виде тетрабутиламмония бутилтрифенилбората при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Технический результат - предложенная композиция пригодна для регистрации объемных пропускающих и отражательных голограмм. 4 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к области светочувствительных регистрирующих сред, а именно к топографическим фотополимерным материалам, пригодным для регистрации объемных пропускающих и отражательных голограмм.
Разработка новых фотополимерных композиций для записи голограмм является актуальной задачей при современном уровне развития лазерной, оптической и полиграфической промышленности. При записи голограмм в фотополимере в результате воздействия лазерного излучения происходит образование полимерного продукта из мономера, вследствие чего происходит изменение показателя преломления вещества фотослоя в максимумах интерференционной картины. Образуется фазовая голограмма, на которой может быть достигнута высокая дифракционная эффективность. Фотополимерные материалы лишены недостатков присущих используемым ранее для записи голограмм галоидосеребряным фотослоям и бихромированной желатине. Применение фотополимеризующихся материалов в процессах записи голограмм позволяет избежать многостадийности вторичных, в том числе мокрых, обработок и осуществлять запись голограммы в реальном масштабе времени при непосредственном контроле качества голограммы.
Большинство известных несеребросодержащих (бессеребряных) светочувствительных материалов на основе органических или неорганических соединений имеют высокую разрешающую способность записанной информации, вследствие отсутствия зернистости изображения, но отличается ограниченностью спектральной фоточувствительности в видимой области спектра. Расширение диапазона спектральной фоточувствительности таких материалов является актуальной задачей современных технологий.
Известны однослойные и многослойные голографические фотополимерные материалы, предназначенные для регистрации монохромных и многоцветных голограмм. В патенте США №4942102 [1] описана композиция, в которой используются мономеры акрильного и/или винильного типа, полимерное связующее (поливинилацетат, поливинилбутираль, поливинилацеталь, поливинилформаль), пластификатор. Инициирующая система, которая включает в себя: сенсибилизатор - соединение из класса бис-(диалкиламинобензилиден)кетонов; инициатор - ортозамещенный биимидазол, например, 2,2'-бис(о-хлорофенил)-4,4',5,5'-тетрафенилбиимидазол; донор водорода, например, 2-меркаптобензоксазол, 2-меркаптобензотиазол, 4-метил-4H-1,2,4-триазол-3-тиол или их смеси.
Голографический материал, приготовленный на основе описанной композиции, имеет малую дифракционную эффективность (~5%) на стадии записи изображения, однако позволяет получать отражающие голограммы с дифракционной эффективностью 70-80% после термической (при температуре 80-160°C) обработки и/или мокрой обработки в органических растворителях. Кроме того, в [1] рекомендуется подогрев материала до экспонирования при температуре 30-50°C. Мокрая обработка данного материала, приводящая к повышению дифракционной эффективности является дополнительным, но не необходимым условием.
Малая дифракционная эффективность голограммы после экспонирования является недостатком материала. В ряде случаев, например, при получении массива пропускающих Фурье-голограмм, необходим контроль качества информации в реальном масштабе времени эксперимента, для чего необходимо обеспечить значения дифракционной эффективности на уровне 20-30% на стадии записи.
Еще одна фотополимерная композиция описана в патенте США №4959284 [2]. Эта композиция содержит в качестве мономерного компонента циклопропановые соединения. В роли красителя-сенсибилизатора используется известное соединение циклопентанон 2,5-бис[4-(диэтиламино) фенил]метилен (DEAW). Полученный фотополимерный материал позволяет формировать монохромные голограммы с дифракционной эффективностью более 90%, излучением в синей области спектра. Однако данный материал обладает относительно низкой чувствительностью 50÷150 мДж/см2.
В выложенной заявке на патент США №20100086860 [3] описана фотополимерная композиция, содержащая производные ненасыщенных уретанов с функционализированными группами в качестве мономерного компонента, растворенного в полиуретановой матрице, в количестве порядка 25% от массы всей композиции. В качестве красителя-сенсибилизатора используется New Methylene Blue (Метиленовый Голубой). Данная система фотоинициирования позволяет осуществлять запись только монохромных голограмм излучением красной области спектра. Предложенный фотополимерный материал имеет чувствительность порядка 5 мДж/см2 и обеспечивает уровень дифракционной эффективности более 70%.
Еще одна патентная заявка США №20110065827 [4] предлагает фотополимерную композицию, содержащую уже другой мономерный компонент - ненасыщенный глицидиловый эфир акрилата уретана. Используя тот же краситель - New Methylene Blue - был получен фотополимерный материал, в котором затем были записаны голограммы с большей дифракционной эффективностью (порядка 80%) при чувствительности около 20 мДж/см2.
В патентной заявке США №20120214089 [5] изложен способ изготовления фотополимерного материала, обладающего чувствительностью к излучению с длинами волн 633, 532 и 473 нм. Фотополимерная композиция на основе полиуретановой матрицы с акрилатными мономерами содержит в качестве со-инициатора трис-(3-хлор-4-метилфенил)(гексил)борат тетрабутиламмония, а в качестве красителей сенсибилизаторов: New Methylene Blue (λmax=632 нм), Safranine O (λmax=520 нм) и Astrazone Orange G (λmax=490 нм). В материале, полученном из этой композиции, были записаны голограммы с дифракционной эффективностью 99% при заявленной чувствительности материала (мДж/см) к соответствующим длинам волн: 9-36 (λmax=633 нм), 16-128 (λmax=532 нм) и 16-128 (λmax=473 нм). Подобный разброс значений чувствительности фотослоев может быть связан с низкой воспроизводимостью экспериментальных образцов, что сильно затрудняет использование данного фотополимерного материала и ставит под сомнение его применимость в промышленных масштабах.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является фотополимерная композиция для получения голографического материала, описанная в патентной заявке США №2012/0086993 [6]. В фотополимерной композиции используется акрилоильный мономерный компонент 9,9-бис[4-(2-акрилоилоксиэтокси)фенил]флуорен (Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., NK Ester A-BPEF). Фотополимерная среда содержит в качестве сенсибилизатора для сине-зеленой области спектра краситель 3-бутил-2-[3-(3-бутил-фенил-1,3-бензоксазол-2(3H)-илиден)пропан-1-ен-1-ил]-5-фенил-1,3-бензоксазол-1-иум (λmax=510 нм), а для красно-зеленой области спектра - (3-этил-2-[5(3-этил-1,3-бензоксазол-2(3H)-илиден)пента-1,3-диен-1-ил]-1,3-бензоксазол-3-иум (λmax=595 нм).
Полученный двуслойный фотополимерный материал позволяет записывать голограммы с дифракционной эффективностью порядка 80%, с чувствительностью: 6 мДж/см2 излучению с длиной волны 473 нм, 4 мДж/см2 - 532 нм и 40 мДж/см2 - 633 нм. Анализ приведенных в [6] спектров поглощения используемых красителей показывает, что оба красителя чувствительны в зеленой области спектра. Этот факт говорит о том, что существенную роль при записи голограмм в данный фотополимер будет играть явление перекрестной сенсибилизации, то есть при возбуждении излучением синей области спектра, чувствительность фотополимера в зеленой области спектра будет заметно снижаться (и наоборот), что необходимо учитывать при экспонировании полноцветной голограммы. Еще более усложняет расчет режима экспонирования полноцветной голограммы существенно различающаяся чувствительность используемых красителей по всему диапазону спектра.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в разработке усовершенствованной фотополимерной композиции, которая обеспечивала бы достижимый уровень дифракционной эффективности не менее 75%, имела одинаковую чувствительность не более 30 мДж/см2 в широком спектральном диапазоне от 400 до 700 нм, и чтобы влияние перекрестного обесцвечивания при экспонировании полноцветной голограммы было минимальным.
Технический результат достигается за счет применения новой фотополимерной композиции для получения цветных отражающих и пропускающих голограмм, чувствительной к излучению лазеров во всем видимом диапазоне спектра (красный - R, зеленый - G, синий - В), содержащей полимерное связующее, мономерный компонент и систему фотоинициирования с акцептором и донором электронов, донором атома водорода и красителем сенсибилизатором, при этом заявляемая композиция отличается тем, что она содержит в качестве мономера N-акрилоилтиоморфолин формулы (I):
в качестве компонента системы фотоинициирования красителя сенсибилизатора она содержит тиоэритрозин триэтиламмониевый формулы (2):
совместно с акцептором электрона, представленным бис(4-трет-бутилфенил)иодонием трифторметансульфоната формулы (3):
с добавкой в качестве компонента системы фотоинициирования красителя сенсибилизатора - 6-ацетиламино-2-метилкерамидонина формулы (4):
совместно с донором электрона в виде тетрабутиламмония
бутилтрифенилбората формулы (5):
при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| - полимерное связующее | 40-50 |
| - указанный мономерный компонент | 40-46 |
| - сшивающий компонент | 3-9 |
| -указанный краситель: 6-ацетиламино-2- | 0.1-0.2 |
| метилкерамидонин | |
| - указанный краситель: тиоэритрозин | 0.25-0.35 |
| Триэтиламмониевый | |
| - Метиленовый Голубой | 0.02-0.03 |
| - указанный акцептор электрона: | 2.4-3.4 |
| бис(4-трет-бутилфенил)иодония | |
| трифторметансульфонат | |
| - указанный донор электрона: | 4.5-6.5 |
| тетрабутиламмоний бутилтрифенилбората | |
| - донор электрона: 5-метил-1,3,4-тиадиазол-2-тиол | 1-6 |
| - донор атома водорода: | 1-6 |
| (4-гидроксифенил)-1H-тетразол-5-тиола | |
| - поверхностно-активное вещество: | 0.2-0.3 |
| бис(2-этилгексил)сульфоксукцинат натрия |
Таким образом, первым шагом к решению поставленной задачи является выбор эффективной мономерной компоненты, в качестве которой используется N-акрилоилтиоморфолин формулы (I):
Анализ уровня техники показал, что данный мономер впервые используется в качестве компонента фотополимерной композиции.
Синтез N-акрилоилтиоморфолина осуществлялся в сухой трехгорлой колбе емкостью 500 мл, снабженной механической мешалкой, термометром и капельной воронкой для выравнивания давления. Колбу заряжали бензолом (200 мл), карбонатом калия (35 г), тиоморфолином (21 мл), обеспечивая, таким образом, долевое соотношение компонентов 20:3.5:2.1, и охлаждали до 0°C. Затем при перемешивании и охлаждении добавляли по каплям раствор 20 мл акрилоилхлорида в 80 мл бензола, обеспечивая, таким образом, долевое соотношение компонентов 2:8, в течение 2 часов при температуре 0-2°C. Реакционную смесь перемешивали в течение 1 часа при 0-2°C, белый осадок фильтровали, используя тефлоновую воронку с двумя слоями фильтровальной бумаги, промывали бензолом (3×50 мл, т.е. 15 частями) и отжимали.
Комбинированные органические фильтраты освобождали от растворителя с использованием роторного испарителя при 40-50°C (в бане). Сырой продукт (17.7 г) перегоняли при пониженном давлении, получая 13.0 г (42%) N-акрилоилтиоморфолин. Продукт представляет собой вязкую прозрачную бесцветную маслянистую жидкость, имеет очень хорошую растворимость в хлороформе, дихлорметане, четыреххлористом углероде, бензоле и большинстве органических растворителей. N-акрилоилтиоморфолин обеспечивает большую величину модуляции коэффициента преломления (до 0.01).
Как правило, фотополимерная композиция также содержит сшивающий мономер, задача которого заключается в образовании перекрестных сшивок между полимерными цепочками, образуемыми в результате фотополимеризации мономерного компонента. Подобные сшивки придают стабильность, жесткость записываемой голограмме и увеличивают ее срок жизни. Обычно, в качестве сшивающего мономера используют ди- и триакриламиды, а именно: 1,4-бисакрилоильное производное пиперазина, трисакрилоильное производное 1,4,7-триазациклононана или их смеси.
В качестве полимерного связующего может быть применен поливинилпирролидон, ацетобутират целлюлозы, поливинилацетат, поливинилбутираль или их смеси.
Для сенсибилизации фотополимерной композиции к красной области спектра использовалась система фотоинициирования на базе красителя-сенсибилизатора Метиленового Голубого и со-инициаторов донора и акцептора электрона. В качестве со-инициаторов использовали:
донор электрона - 5-метил-1,3,4-тиадиазол-2-тиола и донор атома водорода - 1-(4-гидроксифенил)-1H-тетразол-5-тиола. Для улучшения свойств в композицию также было включено поверхностно-активное вещество - бис(2-этилгексил)сульфоксукцинат натрия. В целом, заявляемая фотополимерная композиция, содержащая данную систему фотоинициирования, обладает чувствительностью к излучению в спектральном диапазоне от 600 до 690 нм.
Для сенсибилизации фотополимерной композиции к зеленой части спектра наиболее часто используют систему фотоинициирования, содержащую какой-либо краситель ксантенового ряда, например Эозин, Эритрозин, Бенгальский Розовый и со-инициаторы: донор и акцептор электрона. Роль акцептора электронов, как правило, играет сульфониевая либо йодониевая соль либо их смеси.
В качестве сенсибилизатора в заявляемой композиции был использован ранее не известный ксантеновый краситель Тиоэритрозин триэтиламмониевый формулы (2):
Замена атома кислорода в молекуле ксантенового красителя на атом серы приводит к увеличению выхода в триплетное реакционноспособное состояние при возбуждении молекулы. Дополнительная замена в молекуле тиофлуоресцеина атомов водорода на тяжелые атомы йода оказывает еще более существенное влияние на свойства тиксантенового красителя. Фотополимерная композиция, содержащая данный краситель, обладает чувствительностью к излучению в спектральном диапазоне от 505 до 590 нм. Тиоэритрозин обладает эффективным сенсибилизирующим эффектом и позволяет достичь чувствительности фотополимерной композиции на 10-15% выше, чем у его кислородного аналога Эритрозина.
Иодирование тиофлуоресцеина осуществляется в присутствии молекулярного йода в 1H растворе NaOH при 100°C. Это позволяет получить тетрайодтиофлуоресцеин (Тиоэритрозин) с выходом около 71%. Значение коэффициента экстинкции красителя в максимуме поглощения λmax=542 нм составило lg□ε=4.88 (0.1H NaOH, вода). ПК спектр, вазелиновое масло, см-1: 1733 (C=O лактон). ЯМР 1H спектр (CDCl3), δ, m.p.: 6.01 у.с (2H, 20H), 7.57 с (2H, H1'8'), 7.58 м (2H, H5,6), 7.72 м (1H, H7), 7.94 м (1Н, H4). Найдено, %: C 28.37; H 0.98; I 59.32; S 3.71. C20H8I4O4S. Вычислено, %: C 28.20; H 0.95; I 59.58; S 3.76.
В качестве со-инициатора для Тиоэритрозина 2 используется, донор электрона - 5-метил-1,3,4-тиадиазол-2-тиол. В качестве акцептора электрона наибольшую эффективность показывает не использовавшаяся ранее соль йодония - бис(4-трет-бутилфенил)иодония трифторметансульфоната формулы (3):
Для сенсибилизации фотополимерной композиции к синей части спектра используется система фотоинициирования, содержащая синтезированный авторами и не используемый ранее краситель-сенсибилизатор на основе производных керамидонина - 6-ацетиламино-2-метилкерамидонин формулы (4):
Данный краситель показал высокую эффективность при сенсибилизации свободнорадикальной полимеризации в комплексе с со-инициаторами: донором электрона - 5-метил-1,3,4-тиадиазол-2-тиолом и донором электрона - солью алкилтрифенилбората, а именно тетрабутиламмоний бутилтрифенилбората формулы (5):
Данные краситель-сенсибилизатор и соль алкилтрифенилбората впервые используется в качестве компонентов системы фотоинициирования. Отсутствие в композиции с красителем - 6-ацетиламино-2-метилкерамидонином соинициатора тетрабутиламмоний бутилтрифенилбората или замена его на другой донор электрона приводит к резкому (в разы) снижению уровня дифракционной эффективности голограмм. Фотополимерный материал, приготовленный на основании данной композиции, обладает чувствительностью к излучению в спектральном диапазоне от 400 до 525 нм;
Приготовление композиций. Компоненты композиции последовательно растворяют в органическом растворителе - смеси хлороформа и ацетона в соотношении от 1:1 до 1:1.5, тщательно перемешивают и выливают на прозрачную стеклянную, пленочную либо пластиковую основу. После полива слой высушивается в присутствии паров растворителей в течение 18-20 часов при температуре 23-26°C и влажности не более 50%. Количество выливаемой композиции определяет конечную толщину фотополимерного слоя, при поливе 30-35 мкл/см2 композиции, содержащей около 90% массовой доли растворителей, получается фотополимерный слой 40-45 мкм. После высыхания фотополимерный слой покрывается защитной лавсановой пленкой. Защитное покрытие предотвращает доступ кислорода к фотослою в процессе записи голограммы и служит для предохранения от механических воздействий и влияния внешней среды.
Для получения тестовых голограмм были приготовлены фотополимерные слои, сенсибилизированные Метиленовым Голубым -R-фотополимер, Тиоэритрозином триэтиламмониевым - G-фотополимер и 6-Ацетиламино-2-метилкерамидонином - В-фотополимер. Запись голограмм осуществлялась на экспериментальной установке, схема которой приведена на Фиг.1, где 1 - лазер, 2 - пространственный фильтр, 3 - коллимирующий объектив, 4 - зеркала, 5 - спектрометрическая лампа, 6 - световод, 7 - светоделительное зеркало, 8 - спектрометр, 9 - фотополимерный слой, 10 - световод.
Для записи голограмм использовалось излучение He-Ne лазера (633 нм), Nd:YAG:DPSS лазера (532 нм) и Ar+ лазера (514 и 488 нм), а также DPSS лазера (473 нм) и полупроводникового диодного лазера (655 нм). Интенсивность лазерного излучения составляла 8-10 мВт/см2, формирование голографических дифракционных решеток происходило за 3-5 секунд. Дифракционная эффективность решеток сразу после записи составляла 30-50%. Записанное голографическое изображение устойчиво, однако фотополимерный слой все еще содержит не прореагировавшие компоненты (краситель, мономер и т.д.) Для нейтрализации таких компонент используется простейшая процедура постобработки - экспонирование излучением галогеновой лампы мощностью 500 Вт на расстоянии 10 см (с одновременным нагревом до температур 100-110°C) в течение 1 минуты. В результате такого воздействия фотополимерный слой становится химически инертным с малой величиной поглощения в видимом диапазоне спектра, а дифракционная эффективность голограммы в результате термического усиления возрастает до значений более 75%.
Сопоставительный анализ данной композиции с аналогами позволяет сделать вывод, что заявляемый состав композиции отличается от известных введением новых компонентов, а именно: мономерного компонента N-акрилоилтиоморфолина, красителя сенсибилизатора Тиоэритрозина триэтиламмониевого совместно с акцептором электронов - бис(4-трет-бутилфенил)иодония трифторметансульфонатом и красителя сенсибилизатора 6-ацетиламино-2-метилкерамидонина совместно с донором электронов - трифенил(н-бутил)боратом тетрабутиламмония.
Анализ описанных в литературе составов фотополимерных композиций для записи голограмм показывает, что известно использование некоторых вводимых в заявляемое решение веществ, например, Метиленовый Голубой или 1,4-бисакрилоильное производное пиперазина. Однако только комплексное применение этих компонентов в сочетании с другими компонентами обеспечивает требуемые свойства фотополимерного материала, а именно: высокую дифракционную эффективность и высокую чувствительность к излучению оптического диапазона при записи в реальном масштабе времени пропускающих и отражательных голограмм, а также высокую стабильность полученных голограмм. Поэтому заявляемый состав композиции придает голографическому материалу требуемые свойства. Полученный на базе данных композиций фотополимерный материал обладает одинаковой чувствительностью не более 25 мДж/см2 в спектральном диапазоне 400-700 нм. При экспонировании полноцветных голограмм в данный фотополимер явление перекрестного обесцвечивания практически не проявляется.
Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Голографический фотополимерный материал, сенсибилизированный красителем Метиленовым Голубым, чувствительный к излучению красной области спектра
Для получения раствора красителя берут 1 мг Метиленового Голубого и 10 мг бис(2-этилгексил)сульфоксукцината натрия и растворяют их в 1 мл хлороформа и 200 мкл ацетона. Для приготовления светочувствительной композиции берут 12 мг 1,4-бисакрилоил пиперазина, 2.5 мг 5-метил-1,3,4-тиадиазол-2-тиола и 2.5 мг 1-(4-гидроксифенил)-177-тетразол-5-тиола, растворяют их в 250 мкл хлороформа и 200 мкл ацетона. К полученному раствору добавляют 100 мкл полученного раствора красителя, 120 мкл раствора мономера (N-акрилоилтиоморфолин в хлороформе 1:1) и 600 мкл раствора полимерного связующего (12% раствор по массе поливинилацетата в хлороформе). Все компоненты тщательно перемешивают с применением механической мешалки и ультразвуковой ванны.
Готовый раствор в количестве 650 мкл поливают на предметное стекло (76 мм × 26 мм × 1 мм), которое помещено на выровненный по горизонтали котировочный столик. Полученный экспериментальный образец закрывают чашкой Петри для достижения оптимальной концентрации паров растворителей над поверхностью фотополимерного слоя. Под чашкой Петри образец высыхает в течение 18-20 часов при температуре 23-26°C и влажности не более 50%. В результате высушивания получают фотополимерный слой толщиной 40-45 мкм. Сверху на слой полимера прикатывают защитную лавсановую пленку.
Данный образец экспонируют излучением He-Ne (633 нм) и полупроводникового лазерного диода (655 нм) лазеров на установке, схема которой приведена на Фиг.1. В результате светоиндуцированного воздействия в толще фотополимерного слоя происходит формирование фазовых отражательных голограмм. После записи голограмм образец подвергают конечной постобработке: экспонированию светом галогеновой лампы и кратковременному нагреву. В результате чего фотополимерный слой обесцвечивается и происходит усиление голограмм. Параметры записанных голограмм приведены в Таблице 1.
Пример 2. Голографический фотополимерный материал, сенсибилизированный красителем Тиоэритрозином триэтиламмониевым, чувствительный к излучению зеленой области спектра
Для получения раствора красителя берут 4 мг Тиоэритрозина триэтиламмониевого и растворяют его в 1 мл хлороформа и 1 мл ацетона. Для приготовления светочувствительной композиции берут 9 мг 1,4-бисакрилоил пиперазина, 3.6 мг бис(4-трет-бутилфенил)иодония трифторметансульфоната и 5.5 мг 5-метил-1,3,4-тиадиазол-2-тиола, растворяют их в 180 мкл хлороформа и 150 мкл ацетона. К полученному раствору добавляют 200 мкл полученного раствора красителя, 90 мкл раствора мономера (N-акрилоилтиоморфолин в хлороформе 1:1) и 350 мкл раствора полимерного связующего (12% раствор по массе поливинилацетата в хлороформе). Все компоненты тщательно перемешивают.
Готовый раствор в количестве 650 мкл поливают на предметное стекло и закрывают чашкой Петри, высушивают в течение 18-20 часов при температуре 23-26°C и влажности не более 50%. В результате высушивания получают фотополимерный слой толщиной 35-40 мкм. Сверху на слой полимера прикатывают защитную лавсановую пленку.
Данный образец экспонируют излучением Ar+ (514 нм) и Nd:YAG:DPSS (532 нм) лазеров на установке, схема которой приведена на Фиг.1. После записи голограмм образец подвергают конечной постобработке - фотополимерный слой обесцвечивается и происходит усиление голограмм. Параметры записанных голограмм приведены в Таблице 1.
Пример 3. Голографический фотополимерный материал, сенсибилизированный красителем 6-ацетиламино-2-метилкерамидонином, чувствительный к излучению синей области спектра
Для получения раствора красителя берут 1 мг 6-ацетиламино-2-метилкерамидонина и растворяют его в 1 мл хлороформа и 1 мл ацетона. Для приготовления светочувствительной композиции берут 9 мг 1,4-бисакрилоил пиперазина, 7 мг трифенил(н-бутил)бората тетрабутиламмония и 5,5 мг 5-метил-1,3,4-тиадиазол-2-тиола, растворяют их в 180 мкл хлороформа и 150 мкл ацетона. К полученному раствору добавляют 360 мкл полученного раствора красителя, 90 мкл раствора мономера N-акрилоилтиоморфолин в хлороформе 1:1) и 350 мкл раствора полимерного связующего (12% раствор по массе поливинилацетата в хлороформе). Все компоненты тщательно перемешивают.
Готовый раствор в количестве 650 мкл поливают на предметное стекло и закрывают чашкой Петри, высушивают в течение 18-20 часов при температуре 23-26°C и влажности не более 50%. В результате высушивания получают фотополимерный слой толщиной 35-40 мкм. Сверху на слой полимера прикатывают защитную лавсановую пленку.
Данный образец экспонируют излучением Ar+ (488 нм) лазера и DPSS лазера (473 нм) на установке, схема которой приведена на Фиг.1. После записи голограмм образец подвергают конечной постобработке - фотополимерный слой обесцвечивается и происходит усиление голограмм. Параметры записанных голограмм приведены в Таблице 1.
| Таблица 1 | ||||
| Свойства голографических фотополимерных материалов с различными красителями-сенсибилизаторами | ||||
| краситель-сенсибилизатор | длина волны экспонирующего излучения, нм | чувствительность, мДж/см2 | дифракционная эффективность, % | |
| Пример 1 | Метиленовый Голубой | 633 | 25 | >80 |
| 655 | 25 | >70 | ||
| Пример | Тиоэритрозин | 514 | 25 | >80 |
| 2 | триэтиламмониевый | 532 | 25 | >70 |
| Пример 3 | 6-Ацетиламино-2-метилкерамидонин | 488 | 25 | >70 |
| 473 | 25 | >70 | ||
Таким образом, предлагаемая композиция содержащая в качестве мономерной компоненты - N-акрилоилтиоморфолин, в качестве компонент системы фотоинициирования, чувствительной к излучению зеленой области спектра: краситель-сенсибилизатор - Тиоэритрозин триэтиламмониевый и акцептор электрона - бис(4-трет-бутилфенил)иодония трифторметансульфонат; в качестве компонент системы фотоинициирования, чувствительной к излучению синей области спектра: краситель-сенсибилизатор - 6-ацетиламино-2-метилкерамидонин и донор электрона - тетрабутиламмоний бутилтрифенилбората обладает следующими достоинствами: обеспечивает значения дифракционной эффективности записанных голограмм более 75%, обладает одинаковой чувствительностью 25 мДж/см2 во всем спектральном диапазоне 400-700 нм, при экспонировании полноцветных голограмм явление перекрестного обесцвечивания практически не проявляется.
Наиболее перспективной сферой применения таких материалов является изобразительная голография, включая синтезированные голограммы, голографические дисплеи, а также голографические оптические элементы и защитные голограммы.
Claims (4)
1. Фотополимерная композиция для получения отражающих и пропускающих голограмм, чувствительная к излучению лазеров спектрального диапазона 400-525 нм, содержащая полимерное связующее, мономерный компонент и систему фотоинициирования с красителем-сенсибилизатором и донорами электронов,
отличающаяся тем, что она
в качестве компонентов системы фотоинициирования содержит краситель-сенсибилизатор 6-ацетиламино-2-метилкерамидонин формулы
совместно с донором электронов тетрабутиламмония бутилтрифенилборатом формулы
а в качестве мономерного компонента содержит N-акрилоилтиоморфолин формулы
причем эта фотополимерная композиция содержит следующие компоненты при следующих массовых соотношениях, мас. %:
полимерное связующее 40-50
указанный мономерный компонент 40-46
сшивающий компонент 3-9
указанный краситель-сенсибилизатор:
6-ацетиламино-2-метилкерамидонин 0,1-0,2
указанный донор электронов:
тетрабутиламмония бутилтрифенилборат 4,5-6,5
донор электронов: 5-метил-1,3,4-тиадиазол-2-тиол 1-6
отличающаяся тем, что она
в качестве компонентов системы фотоинициирования содержит краситель-сенсибилизатор 6-ацетиламино-2-метилкерамидонин формулы
совместно с донором электронов тетрабутиламмония бутилтрифенилборатом формулы
а в качестве мономерного компонента содержит N-акрилоилтиоморфолин формулы
причем эта фотополимерная композиция содержит следующие компоненты при следующих массовых соотношениях, мас. %:
2. Фотополимерная композиция для получения отражающих и пропускающих голограмм, чувствительная к излучению лазеров спектрального диапазона 505-590 нм, содержащая полимерное связующее, мономерный компонент и систему фотоинициирования с красителем-сенсибилизатором и акцептором и донором электронов,
отличающаяся тем, что она
в качестве компонентов системы фотоинициирования содержит краситель-сенсибилизатор тиоэритрозин триэтиламмониевый формулы
совместно с акцептором электронов бис(4-трет-бутилфенил)иодония трифторметансульфонатом формулы
а в качестве мономерного компонента содержит N-акрилоилтиоморфолин формулы
причем эта фотополимерная композиция содержит следующие компоненты при следующих массовых соотношениях, мас. %:
полимерное связующее 40-50
указанный мономерный компонент 40-46
сшивающий компонент 3-9
указанный краситель-сенсибилизатор:
тиоэритрозин триэтиламмониевый 0,25-0,35
указанный акцептор электронов:
бис(4-трет-бутилфенил)иодония трифторметансульфонат 2,4-3,4
донор электронов: 5-метил-1,3,4-тиадиазол-2-тиол 1-6
отличающаяся тем, что она
в качестве компонентов системы фотоинициирования содержит краситель-сенсибилизатор тиоэритрозин триэтиламмониевый формулы
совместно с акцептором электронов бис(4-трет-бутилфенил)иодония трифторметансульфонатом формулы
а в качестве мономерного компонента содержит N-акрилоилтиоморфолин формулы
причем эта фотополимерная композиция содержит следующие компоненты при следующих массовых соотношениях, мас. %:
3. Фотополимерная композиция для получения отражающих и пропускающих голограмм, чувствительная к излучению лазеров спектрального диапазона 600-690 нм, содержащая полимерное связующее, мономерный компонент и систему фотоинициирования с красителем-сенсибилизатором, донором электронов и донором атома водорода,
отличающаяся тем, что она
в качестве компонентов системы фотоинициирования содержит краситель-сенсибилизатор Метиленовый Голубой совместно с донором электронов 5-метил-1,3,4-тиадиазол-2-тиолом и донором атома водорода 1-(4-гидроксифенил)-1H-тетразол-5-тиолом,
а в качестве мономерного компонента содержит N-акрилоилтиоморфолин формулы
причем эта фотополимерная композиция содержит следующие компоненты при следующих массовых соотношениях, мас. %:
полимерное связующее 40-50
указанный мономерный компонент 40-46
сшивающий компонент 3-9
Метиленовый Голубой 0,02-0,03
донор электронов: 5-метил-1,3,4-тиадиазол-2-тиол 1-6
донор атома водорода:
1-(4-гидроксифенил)-1H-тетразол-5-тиол 1-6
поверхностно-активное вещество:
бис(2-этилгексил)сульфоксукцинат натрия 0,2-0,3
отличающаяся тем, что она
в качестве компонентов системы фотоинициирования содержит краситель-сенсибилизатор Метиленовый Голубой совместно с донором электронов 5-метил-1,3,4-тиадиазол-2-тиолом и донором атома водорода 1-(4-гидроксифенил)-1H-тетразол-5-тиолом,
а в качестве мономерного компонента содержит N-акрилоилтиоморфолин формулы
причем эта фотополимерная композиция содержит следующие компоненты при следующих массовых соотношениях, мас. %:
4. Способ получения мономера N-акрилоилтиоморфолина, предназначенного для использования в качестве мономерного компонента в композиции по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что N-акрилоилтиоморфолин получают путем синтеза, включающего в себя выполнение следующих операций:
- заряжают сухую трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, термометром и капельной воронкой, бензолом, карбонатом калия, тиоморфолином в соотношении частей 20:3,5:2,1;
- охлаждают до 0°С и перемешивают;
- добавляют по каплям 2 части раствора акрилоилхлорида в 8 частях бензола в течение 2 часов при температуре 0÷2°С;
- реакционную смесь перемешивают в течение 1 часа при 0÷2°С;
- белый осадок фильтруют, промывают 15 частями бензола и отжимают;
- освобождают комбинированные органические фильтраты от растворителя с использованием роторного испарителя при 40-50°С;
- сырой продукт перегоняют при пониженном давлении, получая конечный продукт.
- заряжают сухую трехгорлую колбу, снабженную механической мешалкой, термометром и капельной воронкой, бензолом, карбонатом калия, тиоморфолином в соотношении частей 20:3,5:2,1;
- охлаждают до 0°С и перемешивают;
- добавляют по каплям 2 части раствора акрилоилхлорида в 8 частях бензола в течение 2 часов при температуре 0÷2°С;
- реакционную смесь перемешивают в течение 1 часа при 0÷2°С;
- белый осадок фильтруют, промывают 15 частями бензола и отжимают;
- освобождают комбинированные органические фильтраты от растворителя с использованием роторного испарителя при 40-50°С;
- сырой продукт перегоняют при пониженном давлении, получая конечный продукт.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012147529/04A RU2552351C2 (ru) | 2012-11-08 | 2012-11-08 | Фотополимерные композиции для записи отражательных голограмм в широком спектральном диапазоне |
| KR1020130028236A KR20140059695A (ko) | 2012-11-08 | 2013-03-15 | 홀로그램 기록을 위한 광고분자 조성물, 및 이를 이용한 광고분자층 및 홀로그램 기록 매체 |
| US14/075,320 US9128460B2 (en) | 2012-11-08 | 2013-11-08 | Photopolymer composition for recording hologram, and photopolymer layer and hologram recording media including the same |
| KR1020200066666A KR102176588B1 (ko) | 2012-11-08 | 2020-06-02 | 홀로그램 기록을 위한 광고분자 조성물, 및 이를 이용한 광고분자층 및 홀로그램 기록 매체 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012147529/04A RU2552351C2 (ru) | 2012-11-08 | 2012-11-08 | Фотополимерные композиции для записи отражательных голограмм в широком спектральном диапазоне |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012147529A RU2012147529A (ru) | 2014-09-20 |
| RU2552351C2 true RU2552351C2 (ru) | 2015-06-10 |
Family
ID=50889453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012147529/04A RU2552351C2 (ru) | 2012-11-08 | 2012-11-08 | Фотополимерные композиции для записи отражательных голограмм в широком спектральном диапазоне |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (2) | KR20140059695A (ru) |
| RU (1) | RU2552351C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2606995C1 (ru) * | 2015-07-05 | 2017-01-10 | Владимир Витальевич Попов | Лазерный проектор |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20240073783A (ko) | 2022-11-18 | 2024-05-27 | 고려대학교 산학협력단 | 광반응성 고분자 조성물을 이용하여 3차원 패턴 구조를 갖는 패턴 구조체를 제조하는 장치 및 방법, 그리고 이에 따라 제조된 패턴 구조체 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU99101236A (ru) * | 1999-01-19 | 2000-11-20 | Новосибирский институт органической химии им.Н.Н.Ворожцова СО РАН | Фотополимерная композиция для записи голограмм |
| RU2222038C2 (ru) * | 2002-01-08 | 2004-01-20 | Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН | Фотополимерная композиция для записи голограмм |
| US20120086993A1 (en) * | 2010-10-07 | 2012-04-12 | Tdk Corporation | Photopolymer medium for color hologram image recording and color hologram image recording method |
| US20120214089A1 (en) * | 2009-11-03 | 2012-08-23 | Bayer Intellectual Property Gmbh | Method for producing a holographic film |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2966236B2 (ja) * | 1993-06-30 | 1999-10-25 | ホーヤ株式会社 | 光学素子 |
| EP1510862A3 (en) * | 2003-08-25 | 2006-08-09 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Hologram recording method and hologram recording material |
| EP1952203A2 (en) * | 2005-11-25 | 2008-08-06 | Dublin Institute of Technology | A holographic sensor |
-
2012
- 2012-11-08 RU RU2012147529/04A patent/RU2552351C2/ru active
-
2013
- 2013-03-15 KR KR1020130028236A patent/KR20140059695A/ko active Application Filing
-
2020
- 2020-06-02 KR KR1020200066666A patent/KR102176588B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU99101236A (ru) * | 1999-01-19 | 2000-11-20 | Новосибирский институт органической химии им.Н.Н.Ворожцова СО РАН | Фотополимерная композиция для записи голограмм |
| RU2222038C2 (ru) * | 2002-01-08 | 2004-01-20 | Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН | Фотополимерная композиция для записи голограмм |
| US20120214089A1 (en) * | 2009-11-03 | 2012-08-23 | Bayer Intellectual Property Gmbh | Method for producing a holographic film |
| US20120086993A1 (en) * | 2010-10-07 | 2012-04-12 | Tdk Corporation | Photopolymer medium for color hologram image recording and color hologram image recording method |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2606995C1 (ru) * | 2015-07-05 | 2017-01-10 | Владимир Витальевич Попов | Лазерный проектор |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102176588B1 (ko) | 2020-11-09 |
| KR20140059695A (ko) | 2014-05-16 |
| RU2012147529A (ru) | 2014-09-20 |
| KR20200067127A (ko) | 2020-06-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| BE1010765A5 (fr) | Photoamorceurs a base de borates a partir de monoboranes. | |
| JP6144625B2 (ja) | 高架橋マトリックスポリマーを有するホログラフィック媒体を製造するためのフォトポリマー処方物 | |
| BE1013014A3 (fr) | Systeme photo-initiateur, composes qui le constituent, composition le comprenant et son utilisation. | |
| US8124299B2 (en) | Methods for using optical data storage media | |
| FR2489982A1 (fr) | Composition pour l'amorcage de la photopolymerisation contenant des composes n-oxy-n-heterocycliques comme activateurs | |
| KR20070112866A (ko) | 유기미립자를 포함하는 감광성 조성물 | |
| JP5942736B2 (ja) | ホログラム記録材料およびホログラム記録媒体 | |
| KR102176588B1 (ko) | 홀로그램 기록을 위한 광고분자 조성물, 및 이를 이용한 광고분자층 및 홀로그램 기록 매체 | |
| US9128460B2 (en) | Photopolymer composition for recording hologram, and photopolymer layer and hologram recording media including the same | |
| DE4242737A1 (ru) | ||
| JP5439755B2 (ja) | ホログラム記録層形成用組成物、並びにそれを用いたホログラム記録材料及びホログラム光記録媒体 | |
| JPWO2003081344A1 (ja) | ホログラム記録材料用フォトポリマー組成物、ホログラム記録媒体およびその製造方法 | |
| JP2844839B2 (ja) | ホログラム記録材料とホログラム製造方法 | |
| US9874811B2 (en) | Photopolymer composition for holographic recording | |
| Murase et al. | Large photoinduced refractive index changes of transparent polymer films containing photoeliminable diazo and azido groups | |
| JP4608853B2 (ja) | ホログラム記録用組成物、チオフェン環化合物及びホログラム記録媒体 | |
| KR102426756B1 (ko) | 포토폴리머 조성물 | |
| JP4367074B2 (ja) | ホログラム記録用組成物及びホログラム記録媒体 | |
| KR102532600B1 (ko) | 홀로그램 기록용 광중합체 조성물 | |
| US20240317904A1 (en) | Fading | |
| WO2020050321A1 (ja) | トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーを含む体積ホログラム記録材料用組成物 | |
| JP5826455B2 (ja) | 半導体微粒子を含む体積ホログラム記録材料用組成物 | |
| Hu et al. | Water-resisting compound red-sensitive photopolymer: mechanism and optimization of components | |
| JPH03249685A (ja) | 長波長域レーザー光用ホログラム記録材料 | |
| JPH0396982A (ja) | ホログラム記録材料 |