Светочувствительный полимерный материал Советский патент 1985 года по МПК G03C1/72 

3 растворе, состоящем из веществ, рас воренных в разных растворителях воде и растворе NaOH, гомогенность материала меньше по сравнению с материалом, отлитым из смеси компонен тон, растворенных в одном растворителе . Целью изобретения является повьш ние максимальной оптической плотнос ти сформированного изображения и cs точувствительности материала в диап зоне длин волн 250-365 нм. Поставленная цель достигается те что в светочувствительном поликерно материале, состоящем из подложки и светочувствительного слоя, включа щего соединение, содержащее кислотные группы, и поливиниловый спирт, светочувствительный слой в качестве соединения, содержащего кислотные группы, содержит сернокислый эфир поливинилового спирта общей формулы (-СН2- СН-) 100 (-СН2-СН-) п ОЗОзН г-де п 19-36, при содержании в материале сульфогрупп в количестве 0,14-5,16 мас.% лри следующем соотношении компонентоВ, мас.%: Сернокислый эфир поливинилового спирта общей формулы 1 0,6-15,9 Поливиниловый спирт 84,1-99,4 Светочувствительный материал фор мируют поливом на подложку водного раствора обоих компонентов, получен ного смешиванием их водных растворов в выбранном соотношении. В примерах используют 1%-ные водные растворы сернокислого эфира поливинилового спирта (поливинилсульфа- та) и 5%-ный водный раствор поливинилового спирта. Для исключения рас воримости сформированного светочувствительного материала в водном растворе проявителя после полива материала в виде слоя осуществляют термообработку в течение 2 ч при °- :. После воздействия на материал малы доз УФ-излучения и последующего проявления появляется почернение, интенсивность которого возрастает с увеличением экспозиции. Материал чувствителен в области 250-365 нм с максимумом чувствительности в области 254-300 нм. 8. 4 Для образца предлагаемого материала, содержащего 1 мас.-% поливинилсульфата и 99 мае. % поливинилового спирта, при содержании в слое 0,22 мае. % сульфогрупп в интервале экспозиций от 1с до 15 мин построена характеристическая кривая, по которой определяют коэффициент контрастности. Для данного образца он равен 1,25. Пример 1. 1%-ный водный раствор се1)нокислого эфира поливинилового спирта, содержащего 23 мас,% сульфогрупп, общей формулы (-Ш2-СШ100 (-СН2- Ш-)9 он ОБОзН и 5%-ный водный раствор поливинило- . вого спирта смепшвают в соотношении 1:15 об. ч. и смесь наносят тонким слоем на очищенную стеклянную пластину. Слой, отлитый на стеклянную подложку, содержит 1,3 мае.% сернокислого эфира поливинилового спирта и 98,7 мас.% поливинилового спирта. Содержание сульфогрупп в слое 0,29 мас.%. Материал сушат на воздухе при комнатной температуре. Для придания нерастворимости в водных растворах -проявителя проводят термообработку материала в течение 2 ч при 95°С. Полученный материал для испытания его светочувствительности экепонируют ртутно-кварцевой лампой ДРК120. После экспонирования проводят сорбцию серебра-из 10 N водного раствора AgNO в течение 30 мин. 3-гтем пленку в течение 1 мин промывают 10%-ным водным раствором и в течение 5 мин водой, сушат. После этого материал проявляют в серебряном физическом проявителе: a)AgNOj 0,289 г в 100 мл HjO, b)метол - 0,3 г в 103 мл HjO, c)лимонная кислота 3,1 г в 100 мл HiO; a:b:c 2,5:6:4. Оптическая плотность получаемого на материале проявленного видимого изображения приведена в табл. 1. Энергия, необходимая для достиения оптической плотности видимого зображения 0,2 над плотностью вуали, равна 4-10 Лж/см. Материал чувствителен в области 250-365 нм с максимумом чувствительности в области 254300 нм. S Приме p 2, . рас вор сернокислого эфира поливинилово го спирта, содер хащего 32,5 мас.% сульфогрупп5 общей формуль ( ),,оо f-CH2 СН-) 36 ОНOSOjH и 5%-ный водный раствор поливинилового спирта смешивают в соотношении 1;1 об, ч. и смесь наносу Т на очищенную стеклянную пластинку, СлоЙ5 отлитый на подложку5 содержит 15j9 мас,% сернокислого эфира поливинилового спирта и 84,1 мас,% поли винилового спирта. Слой содержит 5,16 мас,% сульфогрупПо Материал подвергают термообработке экспонируют и проявляют, как в примере 1. Максимальная оптическая плотность проявленного видимого изображения, полученного на атом материале, экспонированном 5 мину равна 1,9. Плотность вуали 0,05. Оптические плотности видимого изображения, получаемого на матери ле j приведены в табл. 1 ЭнергияJ необходимая для достиже ния оптнчаской плотности изо5ра Еения 0,2 над плотностью вуал р ав на 8 -10 Дж / см . П р и м е р 3. 1%-ный водный раствор сернокислого эфира поливин лового спирта., содержащего 3255мас сульфогрупп, общей форк/ль5 есН2- СН-) 100 ( Ш) 36; он. ОБОзН и ,ый водный раствор поливинилово спирта смешивают в соотношении 1:2 об. ч. и смесь наносят ТОЕГКИМ слое на подложкуо Слой,, отлитый на подл ке, содержит 1jO сернокислог эфира поливинилового спирта и 9950 мае, % поливинилового спирта. Содержание сульфогрупп в слое 0,31 Материал подвергают те мообработке, как в примере 1„ Максимальная оптическая плотност проявленного видимого изображения, полученного на материале,,экспони- резанном 3 мин, равна 1,5. Шюткост .вуали 0,05. Оптические плотности видимого изображеттоя приведены в табл 1. Энергия, иеобходимая для достижек.вя опФичэской плот.ностй видю-ю8Sго изображения 0,2 над плотностью вуали, равна 6-10 Дж/см, П р и м е р 4. На стеклянной пластине из смеси, описанной в примере 1, при соотношении компонентов смеси 1:30 об, ч. отливают, как в примере 1, светочувствительный слой, включающий 0,6 мас.%,сернокислого эфира поливинилового спирта, содержаа его 2-3 мас.% сульфогрупп, и 99,4 мас.% поливинилового спирта. Слой содержит 0,14 мас,% сульфогрупп. Слой термостатируют. Материал экспонируют и проявляют, как в примере 1, Энергия, иеобходимая для достижения оптической плотности 0,2 над плотностью вуали, равна 8 10 Дж/см . П р к м е р 5, Светочувствительный слой отливают, как в примере 1, из смеси при соотношении компонентов 1,4 об. ч. Светочувствительный слой включает 4,6 мас.% сернокислого эфира поливинилового спирта, содержащего 32,5 мас.% суочьфогрупп, общей формулы (--CH2-CH-)ioo ()зб ОЗОзН и 95,4 мас,% поливинилового спирта. Слой содержит мас.% сульфогрупп. Материал термостатируют, экспонируют к проявляютJ как в примере 1. Максимальная оптическая плотность проявленного видимого изображения, полученного на материале, экспонированном 3 мин, равна 1,2. Плотность вуали 0,04k Оптические плотности видимого изображения приведены в табл. 1. Энергия, необходимая для достижения оптической-плотности 0,2 над плотностью, вуали, равна 6 10 Дж/см . П р и м е р 6. Из смеси, описанной в примере 1, при соотношении компонентов 1:1 об. ч. отливают как в примере 1. светочувствительный слой, включающий 15,9 мас.% сер нокислого эфира поливинилового спирта, содержащего 23 мас.% сульфогрупп, общей формулы { СНг- СН-) 100 (- СН2- СШ ш ОН ОЗОзН ft 8,л мас,% поливинилового спирта. Слой содержит 3,65 мас,% сульфогрупп. Материал термостатируют. экспонируют и проявляют, как в примере 1. Максимальная оптическая плотность проявленного видимого изображения полученного при экс.црнирований материала в течение 3 мин равна 1,4. Плотность вуали 0,05. Оптические плотности видимого изображения приведены в табл. 1. Энергия, необходимая для достиже ния оптической плотности 0,2 над плотностью вуали, равна 8 -10 Дж/см Пример. 1%-ный раствор сернокислого эфира поливинилового спирта, содержащего 23 нас..7 сульфо групп, общей формулы ()ioo (-СНг-СН-)1з 080зПОНи 5%-ный водный раствор поливинилового спирта смешивают в соотношении 1:20, 1:15, 1:30, смеси наносят на подложку. Получают слон, содержащие сульфогруппы, мас.%: 0,22; 0,29; 0,14 соответственно. Затем слои сушат на воздухе при комнатной температуре. Для придания слою нерастворимости в водных растворах проявителя проводят термообработку в течение 2 ч при 95 С. Слои содержат соответственно 0,95; 1,3 и 0,6 мае. % поливинилсульфата и 99,05; 98,7 и 99,4 мае. % поливинилового спирта. После термостатирования образцы обрабатывают 10 мин 0,1 N водным раствором ацетата свинца. Промывают в воде и сушат при комнатной темпь;ратуре. Полученньй материал для испытани его светочувствительности экспонирую ртутно-кварцевой лампой. После экспонирования проводят сорбцию серебр и проявление материала, как в примере 1. Оптическая плотность полученного на материале проявленного видимого изображения приведена в табл. 2. Как видно из табл. 2 ионообменно введенньй свинец увеличивает светечувствительность материала примерно на порядок. Энергия, необходимая для достиже ния оптической плотности 0,2 над гшотностью вуали, для образца материапа, содержащего 0,29 мас.% сульфогруш в кислотной форме (Н-форме) порядка 10 1)к/см ; а для такого же материала, содержащего сульфогруппы в форме соли свинца, - 10 Лж/см. П р и м е р 8. 1 %-ны11 водный раствор сернокислого эфира поливинилового спирта, содержащего 27,5 мас.% сульфогрупп, общей формулы (-СНг-СН-)1оо (-СН2-СН-)з1 ОН ОЗОзН и 5%-ный водный раствор поливинилового спирта смешивают в соотношении 1:1 об.ч. и смесь наносят тонким слоем на подложку. Слой, отлитый на подложку, содержит 15,9 мас.% сернокислого эфира поливинилового спирта и 84,1 мас.% поливинилового спирта. Содержание сульфогрупп в слое 4,36 мас.%. Материал сушат, термостатируют, экспонируют и проявляют, как в примере 1. Оптическая плотность видимого изображения, полученного на материале, приведена в табл. 1. Пример9. Из смеси, описандои в примере 8, при соотношении компонентов 1:9 об.ч. отливают, как в примере 1, светочувствительный слой, включающий 2,1 мас.% сернокислого эфира поливинилового спирта и 97,9 мас.% поливинилового спирта. Слой содержит 0,57 мас.% сульфогрупп. Материал сушат, термостатируют, экспонируют и проявляют, как в примере 1. Оптическая плотность видимого изображения приведена в табл. 1. В табл. 3 приведены сравнительные данные для предлагаемого материала, в котором светочувствительный компонент находится как в кислотной форме, так и в форме солей, и для материала-прототипа. Из табл. 3 следует, что оптические плотности, достигаемые на предлагаемом материале, вьш1е, чем на материале-прототипе. В частности, максимальная оптическая плотность D, для предлагаемого материала, содержащего 15,9 мас.% поливинилсульфата, равна 1,9. При этом экспонирование материала осуществляшт в течение 5 мин D. для материала, содержащего 1,3 мас.% сернокислого эфира поливинилового спирта, . 1,9, при этом необходима экспозиция 5 мин. Максимальная оптическая плотнесть, достигаемая на материалепрототипе, в зависимости от состава материала не превышает 1,7, т.е. ниже, чем на предлагаемом материале. 9 К тому же экспозиций, необходимые для достижения этих значений на материале-прототипе больше, чем для предлагаемого материала, а имен но 10 и более минут. Светочувствительность предлагаемого светочувств тельного материала вьше, чем матери ла-прототипа. Для достижения оптической плотности видимого изображения 0,2 над плотностью вуали для предаагаемого материала необходима энергия 10 Дж/см2 в зависимости от состава материала, а для материала-прототипа - 10 Дж/см, т.е. светочувствительность предлага мого материала на порядок вьппе. Све точувствительность предлагаемого материала содержащего свинцовую соль поливинилсульфата, вьпле на 2 порядка (Здд 8 -Ю Дж/см). Фотографическая однородность предлагаемого материала также несколько вьше, чем у материала-прототипа. Дл предлагаемого материала отклонение значений оптическойплотности от среднего значения не превьшает 2%, для материала-прототипа - до 4%. На материалах, содержащих менее 0,6 мас.% сернокислого эфира поливинилового спирта при наличии в нем сульфогрупп 23 - 32,5 мас,%, при со держании в материале сульфогрупп, менее 0,14 мас.% получить видимое изображение можно, но оптическая плотность его не превышает величины оптической плотности видимого изображения, получаемого на материалепрототипе. Так, на материале, содер жащем 0,5 мас.% поливинилсульфата и 99,5 мас.% поливинилового спирта, после экспонирования и проявления в серебряном физическом проявителе. 1810 как в примере 1, формируется видимое изображение с , Иа светочувствительном материале, содержащем более 15,9 мас.% сернокислого эфира поливинилового спирта общей формулы (-СН2-СН-) 100 (-СН2- СН-) п ОН где п 19-36, можно получить видимое изображение с высокой оптической плотностью, однако эти материалы при химико-фотографической обработке набухают и изменяют свои параметры. Например, материал, содержащий 16,1 мас.% поливинилсульфата, при химико-фотографической обработке набухает, растягивается, в результате чего конфигурация видимого изображения изменяется. Таким образом, содержание сернокислого эфира поливинилового спирта в составе предлагаемого материала следует ограничить пределами 0,615,9 мас.%. Из приведенных данных следует, что предлагаемьй чувствительный в УФ-области спектра полимерный материал, представляющий собой смесь поливинилсульфата с поливиниловым спиртом, имеет большую максимальную оптическую плотность видимого изображения и общую светочувствительность, чем материал-прототип. Для получения предлагаемого материала не требуется сложного оборудования, формование пленок можно проводить на имеющемся технологическом оборудовании, используемые вещества производятся отечественной промышленностью.

Таблица2

СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ, состоящий из подложки и светочувствительного слоя , включающего соединение, содержащее кислотные группы, и поливиниловый спирт, отличающийся тем, что. с целью повьшения максимальной оптической плотности сформированного .изображения и светочувствительности в диапазоне длин волн 250-365 нм, светочувствительный слой в качестве соединения, содержащего кислотные группы, содержит сернокислый эфир поливинилового спирта общей формулы | (- СН2- CH-)ioo (-СИ2- СН-) п ОН 080зН где п 19-36, при содержании в материале сульфогрупп в количестве 0,14-5,16 мас.% при следующем соотношении компонентов в слое, мае. %: (О Сернокислый эфир поливинилового спирта указанной общей формулы0,6-15,9 Поливиниловый спирт 84,1-99,4 f

Кислотная 0,5 0,6 0,7 СолеваяКислотная 0,2 0,3 0,5 Солевая .Кислотная Солевая 0,5 0,3 0,4 0,6 1,1 0,2 0,9 1,2 0,50,60 1,0 1,5 0,05 1,2- - - 0,05 0,50,70 1,1 1,2 0,05 1,21,3 - - 0,05 -0,3 0,4 0,4 0,05 1,21,3 - - 0,05