close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13637

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.10.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 13637
(13) C1
(19)
G 03C 1/73
G 03F 7/004
ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ И ПОЛИМЕРНАЯ
ПЛЕНКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ, ВИДИМЫХ В
ПОЛЯРИЗОВАННОМ СВЕТЕ
(21) Номер заявки: a 20090795
(22) 2009.06.02
(43) 2009.12.30
(71) Заявитель: Белорусский государственный университет (BY)
(72) Авторы: Станкевич Александр Ильич; Могильный Владимир Васильевич; Трофимова Александра Владимировна (BY)
(73) Патентообладатель: Белорусский государственный университет (BY)
(56) BY 7870 C1, 2006.
BY a20080763, 2008.
BY 5806 C1, 2003.
JP 59-182437 A, 1984.
JP 11-189665 A, 1999.
WO 2004/081065 A1.
ТРОФИМОВА А.В. и др. // Вестник
БГУ. Сер.1.- 2008.- № 1.- C. 18-22.
(57)
1. Фоточувствительный материал для получения изображений, видимых в поляризованном свете, содержащий пленкообразующий компонент и растворитель, отличающийся тем, что пленкообразующий компонент представляет собой сополимер 2-метокси-4формилфенилметакрилата и бутил-, изоамил- или гексилметакрилата общей формулы
CH3
CH3
BY 13637 C1 2010.10.30
CH2
CH2
C
C
C
O
C
O
R
O
n
O
CHO
CH3O
,
m
где R означает C4H9, изо-C5H11 или C6H13,
m = 5-15 мол. %,
n = 85-95 мол. %.
2. Полимерная пленка для получения изображений, видимых в поляризованном свете,
отличающаяся тем, что получена из фоточувствительного материала по п. 1.
Изобретение относится к полимерным материалам, способным под действием активирующего света создавать двулучепреломление, образующее видимые в поляризованном
свете изображения. Такие материалы находят применение, например, в элементах идентификации ценных бумаг и документов.
Известен фоточувствительный материал для получения изображений, видимых в поляризованном свете, который представляет собой ориентированную полимерную пленку
BY 13637 C1 2010.10.30
со специально созданными фоточувствительными свойствами в ближнем УФ диапазоне
[1]. Для придания таких свойств ориентированную полимерную пленку (предпочтительно
из гидрат-целлюлозы) выдерживают в течение 12 часов в 2 % растворе CuCl2 с 1 % HCl.
После сушки при комнатной температуре пленку экспонируют неполяризованным УФ излучением через маску в течение 10-30 мин. Экспонированную пленку проявляют и фиксируют в 1 % водном растворе KCNS в течение 10 мин и снова сушат. После проведения
этих операций в пленке возникает изображение, видимое в поляризованном свете. Изображение обладает высокой стойкостью при длительном хранении в темноте и на свету.
Недостатком этого фоточувствительного материала является то, что для получения
изображений, видимых в поляризованном свете, он требует длительной многостадийной
обработки как до экспонирования, так и после экспонирования, в том числе многократной
жидкостной обработки и сушки. Указанные недостатки не позволяют широко использовать известный материал.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является фоточувствительный материал и полимерная пленка для получения изображений, видимых в поляризованном свете [2]. Материал представляет собой сополимер 4-формилфенилметакрилата
(ФФМ) и алкильных эфиров метакриловой кислоты. Наведенные поляризованным УФ излучением изображения обладают высокой стойкостью при хранении в темноте и на свету.
Недостатком этого материала и приготовленной из него полимерной пленки является их
слабое поглощение наиболее интенсивных УФ линий спектра ртутных ламп, широко применяемых в фотолитографии.
Задачей данного изобретения является разработка материала, чувствительного к диапазону излучения с длиной волны 300-365 нм, который для получения изображений, видимых в поляризованном свете, не требует длительной обработки, но сохраняет при этом
высокую стойкость полученного изображения при продолжительном хранении в темноте
и на свету.
Согласно изобретению, в фоточувствительном материале для получения изображений,
видимых в поляризованном свете, содержащем пленкообразующий компонент и растворитель, пленкообразующий компонент представляет собой сополимер 2-метокси-4формилфенилметакрилата и бутил-, изоамил- или гексилметакрилата общей формулы
CH3
CH3
CH2
CH2
C
C
C
O
C
O
R
O
n
O
CHO
,
m
CH3O
где R означает C4H9, изо-C5H11 и C6H13,
m = 5-15 мол. %,
n = 85-95 мол. %.
Сущность данного изобретения заключается во введении в полимерные молекулы
звеньев, описываемых формулой
CH2
C(CH3)C(O)
O
CHO,
CH3O
которые имеют в своей структуре метокси-группу в бензольном кольце, приводящую к
появлению сильной дополнительной полосы поглощения в области интенсивной линии
спектра испускания ртутной лампы с λ = 313 нм, что позволяет расширить диапазон чув2
BY 13637 C1 2010.10.30
ствительности полимеров. Предметом изобретения являются также полимерные пленки
для получения изображений, видимых в поляризованном свете, которые состоят из фоточувствительного материала по п. 1.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведены спектры электронного поглощения бутилметакрилатных сополимеров, содержащих звенья МФФМ
(кривая 1) и ФФМ (кривая 2), а также спектр излучения ртутной лампы, линии которого
обозначены цифрой 3.
В качестве примеров реализации изобретения приведены примеры получения пленкообразующего компонента путем сополимеризации 2-метокси-4-формилфенилметакрилата
(МФФМ) с бутилметакрилатом (БМА), с изоамилметакрилатом (ИАМА) и с гексилметакрилатом (ГМА) и пример последующего получения фоточувствительных полимерных
пленок.
Пример 1
Смесь 0,66 г (0,003 моль) МФФМ, 8,21 г (0,057 моль) БМА, 0,065 г динитрила-2,2'азоизомасляной кислоты (ДАК) в 8 мл диоксана помещали в реактор, обезгаживали продувкой чистым азотом в течение 10-12 мин. Смесь полимеризовали при постоянном перемешивании при температуре 70 °С в течение 2,5 часов. Затем реактор охлаждали,
сополимер растворяли в 20 мл диоксана, высаждали в 7-8-кратный избыток изопропилового спирта. Сополимер очищали повторным переосаждением и сушили до постоянного
веса. Выход сополимера составил 74-75 %. Характеристическая вязкость в хлороформе
[η] = 0,43 дл/г. Сополимер содержит 5,2 мол. % МФФМ и 94,8 мол. % БМА.
Содержание МФФМ фрагментов в образце, полученном в соответствии с этим примером, и в образцах, полученных в соответствии с другими примерами, определяли методом
ИК спектроскопии.
Пример 2
Готовили смесь 1,32 г (0,006 моль) МФФМ, 7,78 г (0,054 моль) БМА, 0,065 г ДАК в
8 мл диоксана. Реакцию полимеризации и выделение сополимера проводили аналогично
описанному в примере 1. Выход сополимера 76-78 %. Характеристическая вязкость в хлороформе [η] = 0,44 дл/г. Сополимер содержит 10,2 мол. % МФФМ и 89,8 мол. % БМА.
Пример 3
Готовили смесь 1,98 г (0,009 моль) МФФМ, 7,34 г (0,051 моль) БМА, 0,065 г ДАК в
8 мл диоксана. Реакцию полимеризации и выделение сополимера проводили аналогично
описанному в примере 1. Выход сополимера 75-77 %. Характеристическая вязкость в хлороформе [η] = 0,53 дл/г. Сополимер содержит 14,9 мол. % МФФМ и 85,1 мол. % БМА.
Пример 4
Готовили смесь 0,66 г (0,003 моль) МФФМ, 9,01 г (0,057 моль) ИАМА, 0,065 г ДАК в
8 мл диоксана. Реакцию полимеризации и выделение сополимера проводили аналогично
описанному в примере 1. Выход сополимера 80-82 %. Характеристическая вязкость в хлороформе [η] = 0,39 дл/г. Сополимер содержит 4,8 мол. % МФФМ и 95,2 мол. % ИАМА.
Пример 5
Готовили смесь 1,32 г (0,006 моль) МФФМ, 8,53 г (0,054 моль) ИАМА, 0,065 г ДАК в
8 мл диоксана. Реакцию полимеризации и выделение сополимера проводили аналогично
описанному в примере 1. Выход сополимера 76-78 %. Характеристическая вязкость в хлороформе [η] = 0,42 дл/г. Сополимер содержит 10,3 мол. % МФФМ и 89,7 мол. % ИАМА.
Пример 6
Готовили смесь 1,98 г (0,009 моль) МФФМ, 8,06 г (0,051 моль) ИАМА, 0,065 г ДАК в
8 мл диоксана. Реакцию полимеризации и выделение сополимера проводили аналогично
описанному в примере 1. Выход сополимера 75-77 %. Характеристическая вязкость в хлороформе [η] = 0,45 дл/г. Сополимер содержит 15,6 мол. % МФФМ и 84,4 мол. % ИАМА.
3
BY 13637 C1 2010.10.30
Пример 7
Готовили смесь 0,66 г (0,003 моль) МФФМ, 9,8 г (0,057 моль) ГМА, 0,065 г ДАК в
8 мл диоксана. Реакцию полимеризации и выделение сополимера проводили аналогично
описанному в примере 1. Выход сополимера 79-81 %. Характеристическая вязкость в хлороформе [η] = 0,48 дл/г. Сополимер содержит 5,0 мол. % МФФМ и 85,0 мол. % ГМА.
Пример 8
Готовили смесь 1,32 г (0,006 моль) МФФМ, 9,29 г (0,054 моль) ГМА, 0,065 г ДАК в
8 мл диоксана. Реакцию полимеризации и выделение сополимера проводили аналогично
описанному в примере 1. Выход сополимера 74-76 %. Характеристическая вязкость в хлороформе [η] = 0,40 дл/г. Сополимер содержит 10,4 мол. % МФФМ и 89,6 мол. % ГМА.
Пример 9
Готовили смесь 1,98 г (0,009 моль) МФФМ, 8,77 г (0,051 моль) ГМА, 0,065 г ДАК в
8 мл диоксана. Реакцию полимеризации и выделение сополимера проводили аналогично
описанному в примере 1. Выход сополимера 73-75 %. Характеристическая вязкость в хлороформе [η] = 0,39 дл/г. Сополимер содержит 15,1 мол. % МФФМ и 84,9 мол. % ГМА.
Пример 10
Для получения фоточувствительной полимерной пленки в соответствии с изобретением готовили 10 % раствор сополимера, полученного по каждому из примеров 1-9, в этилацетате и формировали из него на стеклянных подложках полимерные пленки толщиной
∼20 мкм, которые сушили в течение 12 часов при 20 °С. Пленки экспонировали в течение
10 мин излучением лампы ДРШ-250-3, отраженным от стеклянной пластинки под углом
Брюстера для λ = 312 нм и сфокусированным кварцевой линзой в пятно диаметром 3 мм.
Степень поляризации излучения в этих условиях составляет ∼80 %. Под действием такого
излучения в полимерной пленке возникает скрытое анизотропное изображение, видимое в
поляризованном свете. Количественной характеристикой записанного изображения является величина двулучепреломления. Наличие и величину двулучепреломления (δn) скрытого анизотропного изображения контролировали, направляя на экспонированный слой
плоско-поляризованный пучок излучения гелий-неонового лазера интенсивности I0 и регистрируя его интенсивность I после прохождения образца и поляризатора, скрещенного с
направлением поляризации лазерного пучка. Величину фотонаведенного двулучепреломления рассчитывали по формуле:
λ


δn = arcsin I ,
I0 
πl

где l - толщина полимерного слоя, λ - длина волны зондирующего излучения 632,8 нм.
Полученные значения δn для пленок сополимеров различного состава приведены в таблице.
Двулучепреломление изображений, видимых в поляризованном свете
Основной сомономер
БМА
ИАМА
ГМА
Содержание МФФМ, мол. %
5
10
15
5
10
15
5
10
15
4
δn
0,00041
0,00059
0,00048
0,00040
0,00058
0,00045
0,00042
0,00052
0,00043
BY 13637 C1 2010.10.30
Из данных таблицы видно, что наибольшие величины фотонаведенного двулучепреломления получены в пленках сополимеров, содержащих 10 мол. % МФФМ.
Предложенный фоточувствительный материал устойчив в твердом состоянии при
хранении в холодильнике при 0-3 °С не менее 2 лет. Стабильность растворов сополимеров
определяли проверкой фоточувствительности пленок, приготовленных из этих растворов,
и вязкости растворов, выдержанных заданное время в темной посуде при 15-20 °С. Установлено, что указанные свойства материала не изменяются в течение года. Стабильность
записанных изображений, видимых в поляризованном свете, проверяли на образцах с оптимальным содержанием МФФМ. Более года записанные изображения подвергали периодическому воздействию (не менее 8 часов в сутки) искусственного света люминесцентных
ламп с интенсивностью ~0,1 мВт/см2. Полученные результаты подтвердили их высокую
устойчивость к такому воздействию света.
Для сравнения фоточувствительности сополимеров на основе МФФМ и ФФМ синтезировали сополимер ФФМ с БМА, подобный по характеристикам сополимеру МФФМБМА из примера 2. В этом случае экспонирование проводили поляризованным излучением от лампы ДРШ-250-3, прошедшим через фильтр БС-5. За одинаковое время и при равной мощности излучения максимальная величина фотонаведенного двулучепреломления
для сополимера МФФМ-БМА почти в два раза больше, чем для сополимера ФФМ-БМА.
Таким образом, заявляемый фоточувствительный материал позволяет получать устойчивые при длительном хранении изображения, видимые в поляризованном свете сразу после экспонирования поляризованным УФ излучением. Замена фоточувствительного
полимера на основе 4-формилфенилметакрилата на полимер на основе 2-метокси-4формилфенилметакрилата повышает фоточувствительность к более интенсивным линиям
спектра ртутных ламп. Структура электронных спектров мономеров также подтверждает
этот факт. Фоточувствительный материал на основе МФФМ может найти применение в
элементах идентификации ценных бумаг и документов.
Источники информации:
1. Патент US 6124970, МПК G 02B 027/28; B 42D 015/00, 26.09.2000.
2. Патент BY 7870, МПК G 03C 1/73 // Офиц. бюллетень.- 2006.- № 1.- С. 136.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
102 Кб
Теги
by13637, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа