Фотополимеризующаяся композиция Советский патент 1980 года по МПК G03C1/68 

Изобретение относится к области светочувствительных регистрирующих сред, а именно к фотополимеризующимся композициям для голографии, которые могут быть использованы для создания элементов голограммной оптики, в системах голографическог микрофильмирования, постоянной памяти, оптической обработки информации интерферометрии. Известна фотополимеризующаяся ко позиция, включающая фотополимеризационноспособное соединение олигоуретанакрилат ОУА-2000Т, полиэфиракрилат ТГМ-3 в соотношении 10:3, 6 вес.% метакриловой кислоты и фото инициатор . Фотополимеризуюшаяся композиция на основе олигоуретанкрилата испол эуется при изготовлении рельефных печатных форм для высокого и типоофсетного способов печати. Это при нение основано на потере растворимости системы в облученных местах в результате образования твердой пленки сшитых макромолекул. Образо вание твердой полимерной пленки в облученных местах сопровождается повышением плотности вещества, и, следовательно, увеличением показателя преломления. Этот эффект может быть использован для формирования объемных фазовых голограмм в таких системах, минуя стадию проявления в органическом растворителе 1 . Недостатком известной композиции для получения объемных голограмм является то, что при достаточно высокой дифракционной эффективности при удовлетворительной светочувствительности она малопригодна, так как чувствительна в УФ-области спектра, а стабильные источники когерентного излучения в данной области спектра отсутствуют. Цель изобретения - создание фотополимеризующейся композиции для голографии с повышенной светочувствительностью в видимой области спектра и дифракционной эффективностью голографической записи. Поставленная цель достигается тем, что фотополимеризующаяся композиция, включающая фотополимеризационноспособное соединение и фотоинициатор, в качестве фотополимеризационноспосоОного соединения содержит cAjOa -метакрил-бис-(пропиленгликоль)2,4-толуилендиуретан общей формулы R ОСИ, О г (Ml, - „ -, СН С-С-0-СН„-СН-0-С -NH R, L г2J а где R остаток 2,4-талуилендиизоцианата;R. - Ив случае o(,ta -акрил-бис-(пропиленгликоль)2,4-талуилендиуретана (АПГТ) или CH в случае с,Си -метакрил-бис- (пропиленгликоль)2,4-толуилендиуретана (МПГТ) при следующем соотношении компонентов, вес.%: с.,си -Метакрил-бис-(пропиленгликоль)2,4-толуилендиуретан 80-96 Фотоинициатор4-20 Низкомолекулярные олигоуретакакрилаты представляют собой продукт взаимодействия 2,4-топуилендиизсцианата с мономстакрилогыи или моно акриловым эфирами пропиленгликоля. Динамическая вязкость АПГТ и МПГТ составляет соответстЕвпнс 125 П и 115 П при . В качестве инициаторов с отополим ризации низкомолек/лярпых олигоурет акрилатов используют дикетоны, погл щающие в видимой области спектра Л -400 нм и обладакаие достаточной совместимостью (растворимостью) с олигоуретанакрилатом, например диацетил и камфорхинои. Весьма эффе тивны в качестве фотоинициаторов комбинации d -дикетонов с сенсибил заторами, например камфорхинон с т этаналамином, камфорхинон с аурами ном О, Фотополимеризующаяся композиция помещается между двумя силикатным стеклами с прокладкой из лавсана или тефлона, обеспечиваюглей требуе мую толщину светочувствите;(ьного слоя. Толщина светочувствительного слоя варьируется от 50 до 130 мкм. Прочность и герметичность таких эбразцов обеспечивается облучением края полученного триплекса в течение 2-10 мин, Б зависимости от тол 1ЦИНЫ слоя, полным спектром излучения ртутной лампы СВД-120А. Запись голографической интерфер ционной картины осутдествляется по обычной cим eтpичнoй двухлучевой .схеме. В качестве источника излуче ния используется He-Cd лазер ЛГ-31 ( Л -441,6 нм) , Соотт-ошение интенсивности пучков 1:1. Измерение дифракционной эффективности проводят на длине волны X -632,8 нм. Дифракционная эффективность опреде ляется Kak отношение интенсивности пучка, дифрагированного в первый порядок, к интенсивности пучка, падающего на голограмму. Пример 1.9,4 г низкомоле кулярного олигоуретанакрилата of.uu -акрил-бис-(пропиленгликсль)2,4-тс илендиуретана тщательно переманивают с 0,6 г диацетила в течение 12 ч с помощью механической маиалки для обеспечения однородности среды и, следовательно, воспроизводимости результатов записи от образца к образцу. На стеклянную пластину из силикатного стекла толщиной 2 мм размером 50x50 мм накладывают лавсановую или тефлоновую пленку толщиной 100 мкм с отверстием в виде круга диаметром 40 мм. На поверхность пластинки в .центре круга наносят дозированное количество ксмпозиции 0,2 мл, вторая такая же стеклянная пластинка прижимает каплю и распределяет ее в виде слоя по поверхности круга; полученный триплекс зажимают струбцинами так, чтобы композиция не вытекала, а заполнила точно объем цилиндра, высота которого равна толщине прокладки, а диаметр основания равен диаметру круга. Поверхность образца закрывают черной бумагой так, чтобы открытыми оставались края светочувстви ельного слоя шириной 1 мм. После облучения закрытого таким образом триплекса полным спектром излучения ртутной лампы СВД-120А в течение 5 мин струбцины снимают. Полученный образец представляет собой герметичную плоскую кювету, которая может храниться в любом-положении. Чувствительность образца к лазерному излучению с Л 441,6 нм составляет 1,2 Дж/см, дифракционная эффективность - 52%, Пример 2,, 8,5 г низкомолекулярного олигомера o(,tx) -акрил-бис-(пропиленгликоль)2,4-толуилендиуретана смешивают таким же образом, как в примере 1, с 1,5 г диацетила. Толщина слоя 100 мкм. Чувствительность фотополимеризующегося слоя составляет 1,2 Дж/см, дифракционная эффективность - 23%. Пример 3, То же, что в примере 2, но толщина прокладки.равна 50 мкм. Чувствительность образца составляет 1,4 Дж/см, дифракционная эффективность - 43%, Пример 4. 8г низкомолекулярпого олигомера oi.,tu-акрил-бис- (пропняенгликоль)2,4-толуилендиуретана смеШиваиот с 1 г камфорхинона и с 1 г триэтаноламина. Толщина слоя 100 мкм. Чувствительность фотопапимеризующего слоя составляет 12 Дж/см, дифракционная эффективность - 34%, Пример 5. 8,4г низкомолекулярного олигомера c«.,U -метакрил-бис-(пропиленгликоль)2,4 толуилендиуретана смешивают с 0,6 г камфорхинона и с 1 г метакриловой кислоты, в которой растворен аурамии О в количестве 0,02 г. Толщина слоя 90 мкм. Чувствительность фогопо.чимери:чующегося слоя составляет 10 Дж/см, дифракционная эффективность - 41%.

Пример 6. 9,б г ниэкомолекулярного олигоуретанакрилата ci,uj -метакрил-бис-(пропиленгликоль)2,4-толуилендиуретана сметаивают с 3,4 г диацетила. Толщина слоя 100 мкм, Чувствительность фотопоггимеризующегося слоя составляет 3,0. Дж/см, дифракционная эффективность - 45%,

Пример 7, 9,4 г низкомолекулярного олигоуретанакрилата otbu -метакрил-бис-(пропиленгликоль)2,4-тапуилендиуретана смешивают с 0,6 з диацетила. Толщина слоя 100 мкм, Чувствительность 3,6 Дж/см, дифракционная эффективность - 44%,

Пример 8, 9г низкогюлекулярного олигомера d w-метакрил-бис-{пропиленгликоль)2,4-талуилендиуретана смешивают с 1 г диацетила. Чувствительность слоя толщиной 100 мкм составляет 2 Рж/см, дифракционная эффективности - 47%,

Пример 9. 8,5 г ннзкомоле кулярного олигомера с(,ш -метакрил-бис-(пропиленгликоль)2,4-толуилендиуретана смешивают с 1,5 г диацетила. Чувствительность слоя толщиной 100 мкм составляет 4,0 Дж/см, дифракционная эффективность - 64%,

П р и м е р 10. :То же, что в примере 9, с той лишь разницей, что толщина слоя 180 мкм. Чувствительность такого слоя составляет . 0 5,5 Дж/см, дифракционная эффективность - 55%,

Пример. 8г низкомолекулярного олигомера c,w -метакрил-бяс5 -(пропиленгликоль)2,4-толуиленди уретана смаиивгиот с 2,0 г диацетила. При толщине слоя 100 мкм чувствительность составляет 2,2 Дж/см, дифракционная эффективность - 54%,

0 Голографические и сенсиометрические характеристики фотополимерИаующейся композиции приведены в таблице.

.Таблица

25

,

Известная ОУА-2000Т ТГМ-3 Метакриловая

Метакриловая кислота

Диацетил

Предлагаемая:

1 -Акрил-бис- (пропиленгликоль)2,4-толуилендиуретан

Диацетил

i -Акрил-бис-(пропиленгликоль)2,4-толуилендиуретан

Диацетил

100 30

40

100

6 6

94 б

100

1,2

52

85 15

100

23

,2

1 -Акрил-бис-(пропиленгликоль)2,4-толуилендиуретан85

Диацетил15

c(,tu -Акрил-бис-(пропиленгликоль)2,4 t -Метакрил-бис-(пропиленгликоль)-2,4-талуилендиуретан

Камфорхинон

2%-ный раствор аурсшина в метакриловой

кислоте

ck,Uj -Метакрил-бис-(пропиленгликоль) -2,4-ТОлуилендиуретан

Диацетил

Продолжение таблицы

43

50

1,4

41

10

90

801002,25

Как видно из приведенных данных, голографические и сенситометрические параметры чувствительной в видимой области спектра предлагаемой фотополнюризующейся композиции значительно превышают те же величины известной композиции на основе олигоуретанакрилата ОУА-2000Т.

Белее высокая величина дифракциониой эффективности голограмм, записанных на предлагаемых фотополимеризующихся композициях, повышает КПД использования светового потока при считывании гологралви, а большая светочувствительность композиции уменьшает энергетические затраты на формирование голографического изображения. Это позволяет использовать на стадиях записи и считывания голограмм менее мощные источники лазерного излучения.

Формула изобретения

Фотополимеризующаяся композиция для голографии, включающая фотопояимериэационноспособное соединение и фотоинициатор, отличающаяс я тем, что, с целью повышения светочувствительности в видимой

области спектра и дифракционной эффективности голографической запис в качестве фотополимеризационноспособного соединения она содержит с,ш -метакрил-бис- (пропиленгликопь)-2,4-тслуилендиуретан общей формулы,

С.Н,

R.O

О

, ъ

(- « и -.

lCH C-C-0-СИ -СН-О-С- ,

где R - остаток 2,4-тслуилендиизоцианата;K - Н, CHj,

при следующем соотношении компонентов, вес.%

rtjif -Метакрил-бис-(пропиленгликоль)2,480-96

-толуилендиуретан 4-20

Фотоинициатор

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Гаева Г.Л. Сб. Способы записи информации на бессеребряных носителях, Киев, вып.б, 10, 1975 (прототип)