ПОЛЯРИЗАЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ Советский патент 1995 года по МПК G03C1/73 

Изобретение относится к светочувствительным материалам, а именно к фотоанизотропным светочувствительным материалам на основе органических полимеров, проявляющим анизотропное изменение показателя преломления под действием поляризованного излучения.

Данные материалы предназначены для применения в оптическом приборостроении, в технике регистрации и обработки оптических изображений и могут быть использованы в устройствах оптической записи, хранения, обработки и отображения информации, в том числе в голографии, интегральной оптике, поляризационной технике, а также для различных художественно-прикладных и декоративных целей.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является светочувствительный материал, состоящий из подложки и светочувствительного слоя, включающего светочувствительный полимер поливинилциннамат, проявляющий фотоиндуцированное анизотропное изменение показателя преломления (двулучепреломление) под воздействием поляризованного актиничного излучения в собственной полосе поглощения. Это позволяет использовать его для поляризационной записи изображений полутоновых изотропных и анизотропных объектов коротковолновым УФ-излучением (α≅330 нм).

Существенным недостатком данного материала, ограничивающим область его применения, является низкая светочувствительность (40-100 Дж/см²) в области длин волн 330-370 нм. В связи с этим такой материал не может найти широкого применения в информационной технике и технологии оптического приборостроения.

Целью изобретения является создание светочувствительного материала, проявляющего анизотропное фотоиндуцированное изменение показателя преломления (двулучепреломление) с повышенной чувствительностью в длинноволновой УФ-области спектра (λ > 330 нм).

Поставленная цель достигается тем, что в известном светочувствительном материале, состоящем из подложки и светочувствительного слоя, включающего светочувствительный полимер, в качестве последнего используется поливиниловый эфир п-метоксикоричной кислоты со средней молекулярной массой (1,5-2,5)˙10⁵ и степенью этерификации 98-99%
Изобретение иллюстрируется следующим примером получения и использования светочувствительного материала.

Синтез поливинилового эфира п-метоксикоричной кислоты осуществляли путем этерификации поливинилового спирта (молекулярная масса (3-5)˙10⁴), хлорангидридом п-метоксикоричной кислоты в среде пиридина по схеме
CH₂- + nCH₃OCH=CH-
-COCl CH₂-
1. Получение хлорангидрида п-метоксикоричной кислоты.

В двугорлую колбу, снабженную обратным холодильником и термометром, загружали 35,62 г (0,2 моль) п-метоксикоричной кислоты и 40,80 г (0,35 моль) свежеперегнанного тионилхлорида. Реакционную смесь нагревали до температуры 60-65^оС и выдерживали при этой температуре 4 часа. Выделяющиеся в ходе реакции газы (хлористый водород и сернистый газ) поглощали раствором едкого натра. По истечении 4 часов избыток хлористого тионила отгоняли в вакууме водоструйного насоса. Хлорангидрид очищали перегонкой в вакууме при температуре 138-140^оС и остаточном давлении 5,33 гПа (4 мм рт.ст.). Получали 29,0 г хлорангидрида п-метоксикоричной кислоты (выход 73,8%).

2. Получение поливинилового эфира п-метоксикоричной кислоты.

В трехгорлую колбу емкостью 1 л, снабженную обратным холодильником, термометром и мешалкой, загружали 10 г поливинилового спирта (молекулярная масса (3-5)˙10⁵) и 100 мл пиридина. Смесь нагревали до 95^оС и размешивали при этой температуре 13 часов. Затем в колбу добавляли 405 мл пиридина, доводили температуру реакционной смеси до 55-60^оС и медленно прибавляли расплав хлорангидрида п-метоксикоричной кислоты (56 г), следя за тем, чтобы температура не поднималась выше 65^оС. При этой температуре реакционную массу перемешивали в течение 7 часов. Охлажденную до комнатной температуры реакционную массу разбавляли 100 мл пиридина, перемешивали еще 30 минут и фильтровали через складчатый бумажный фильтр. Получали 600 мл фильтра, из которого выделялся продукт путем приливания раствора к смеси дистиллированной воды со льдом (3 л воды и 3 кг льда). Суспензию поливинилового эфира п-метоксикоричной кислоты отфильтровывали на воронке Бюхнера, 2-3 раза промывали на фильтре дистиллированной водой порциями по 350-500 мл, тщательно отжимали и суспендировали в 1 л этилового спирта, перемешивая в течение 15 минут. Суспензию поливинилового эфира п-метоксикоричной кислоты в спирте отфильтровывали на воронке Бюхнера, промывали 2-3 раза на фильтре этиловым спиртом (порциями по 200-300 мл), тщательно отжимали и сушили в вакуум-сушильном шкафу при 30-35^оС в течение 5 ч.

Получали 38 г поливинилового эфира п-метоксикоричной кислоты (82,6%) который затем растворяли в 400 мл дихлорэтана. Полученный раствор фильтровали через складчатый бумажный фильтр. Из фильтра выделяли полимер переосаждением в этиловом спирте (4 л). Выпавший в осадок полимер отфильтровывали на воронке Бюхнера, промывали 2 раза этиловым спиртом (порциями по 250-300 мл), тщательно отжимали и сушили в вакуум-сушильном шкафу при 30-35^оС в течение 6 часов. Получали 33 г поливинилового эфира п-метоксикоричной кислоты (70,2% ), представляющего собой порошок или волокна белого или слегка кремового цвета.

Поливиниловый эфир п-метоксикоричной кислоты хорошо растворим в хлорбензоле, дихлорэтане, метилцеллозольвацетате, диоксане, не растворим в спиртах, гексане, гептане, петролейном эфире и воде.

Полимер обладает хорошими пленкообразующими свойствами. Молекулярная масса полимера (1,5-2,5)˙10⁵, степень этерификации 98-99%
3. Получение светочувствительного материала.

1,2 г полученного поливинилового эфира п-метоксикоричной кислоты растворяли в 10 мл смеси (соотношение по объему 1:1) хлорбензола и дихлорэтана. Из этого раствора готовили пленку на стеклянной подложке методом полива с помощью автоаппликатора. Пленку сушили при комнатной температуре в течение суток. Толщина пленки составляла 15±1 мкм.

Характеристики образцов предлагаемого материала на основе поливинилового эфира п-метоксикоричной кислоты и материала на основе поливинилциннамата соединены в таблице.

Наведение двулучепреломления в первоначально изотропных пленках осуществляли поляризованным монохроматическим светом лампы ДРШ-250 со светофильтрами из цветного стекла (λ_акт). В качестве поляризаторов применялись призмы Глана. Плотность мощности активирующего излучения в плоскости образца (Р λ_акт), измерялась радиационным термоэлементом РТЭ-10С. Измерение усредненного по толщине (d) слоя двулучепреломления производилась на длине волны зондирующего излучения λ_зонд 0,63 мкм.

В таблице указаны экспериментально измеренные значения энергий экспозиции активирующего излучения (Н_акт), необходимые для достижения фотоиндуцированного двулучепреломления =0,001(Hλ_акт0,001) и для максимально достигаемого значения H.

Как следует из приведенных в таблице данных, предлагаемый светочувствительный материал с фотоиндуцированным двулучепреломлением на основе поливинилового эфира п-метоксикоричной кислоты обладает повышенной (более чем на порядок) по сравнению с поливинилциннаматом светочувствительностью в области λ ≈ 330-370 нм.

Использование: в оптике, приборостроении, голографии. Сущность изобретения: светочувствительный материал состоит из подложки и светочувствительного слоя, выполненного из поливинилового эфира п-метоксикоричной кислоты с ММ(1,5-2,5)·10⁵ и степенью этерификации 98 99% Материал имеет повышенную чувствительность к УФ-излучение λ 330 - 370 мм. 1 табл.

ПОЛЯРИЗАЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, состоящий из подложки и светочувствительного слоя, включающего светочувствительный полимер, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности в длинноволновой УФ-области спектра, в качестве светочувствительного полимера он содержит поливиниловый эфир п-метоксикоричной кислоты со средней мол.м. (1,5 2,5) · 10⁵ и степенью этерификации 98 99%