光热敏微胶囊材料的光敏特性研究

论文摘要

光热敏微胶囊材料是集光敏、热敏和微胶囊材料于一体的新型数字记录复现平面媒质材料,具有高分辨率、低污染、显影方便快速等特点。本文首先阐述了囊芯光敏物质的特性和光固化机理,介绍了光热敏微胶囊结构,并通过控制界面聚合反应参数,制备出光热敏微胶囊材料。在保证高引发固化效果的前提下,选择了合适光引发剂184、聚合单体TMPTA和TPGDA、预聚物聚氨酯丙烯酸酯7600,对各组分进行了光吸收特性的检测。并基于各材料的光谱吸收特性,对染料前体加入前后囊芯整体的光吸收及光固化效果进行了对比研究,发现染料前体的引入导致固化程度减弱；该现象可归因于ODB-2吸收峰与光引发剂有重叠,进而影响了光引发剂的光吸收效果,导致囊芯内混合物聚合固化效率降低。为了获得较高的聚合固化效果,本文最终确定染料前体与光敏物质的质量比应在1：15～1：10内。在此比例的基础上,本文研究了囊芯物质的聚合固化过程和光热敏微胶囊的热相变特性。利用傅立叶红外光谱技术获得了囊芯物质固化前后的红外光谱变化。固化前囊芯物质在1620cm-1处存在C=C双键吸收峰,在920.1cm-1、837cm-1处存在C=C上C—H（即烯烃上的C—H键）吸收峰,而固化后囊芯物质C=C双键及烯烃上的C—H键吸收峰消失。特征峰变化表明：囊芯物质的光固化过程是TMPTA、TPGDA和7600双键打开并链增长形成立体网络结构的过程。利用差示热分析方法测量了光热敏微胶囊的囊芯、囊壁材料的玻璃点转化温度,检测结果表明：微胶囊囊壁材料在105-130℃发生玻璃态向高弹态的相变,并在130℃下相变程度达到最大,而固化囊芯材料的玻璃态相转变温度为200℃左右。囊壁和固化囊芯材料存在热相变温度差表明光热敏微胶囊材料的热显色温度应选择在130～200～C之间；在此温度范围内未曝光的光热敏微胶囊囊壁达到高弹态,胶囊外的显色物质可进入囊芯与染料前体发生显色反应,而曝光的光热敏微胶囊由于内部固化物仍处于致密的玻璃态,导致显色剂不能与染料接触显色,从而实现光信息记录。最后,研究了光热敏微胶囊信息材料的影像密度随曝光时间、显色温度的变化关系。本文所制备的光热敏微胶囊信息材料粒径分布峰值为0.5μm,粒径分布曲线半宽度为0.15μm,扫描电镜观测表明所制备光热敏微胶囊呈规则球状。在保证光热敏微胶囊影像分辨率前提下,获得了光热敏微胶囊材料影像密度随曝光时间、显色温度的变化。影像密度曲线表明曝光后的影像密度比曝光前有所下降：在20s时降到较低值,在30s后影像密度略有上升而后再下降到最低。可根据光致体积收缩的原理解释影像密度在曝光30s时略有上升的现象。由影像密度特性表明：光热敏微胶囊材料的最佳曝光时间可选择为20s。在120℃、130℃显色温度下比较,130℃的影像密度曲线整体高于120℃,这是由于温度较高时微胶囊囊壁相变程度较大,渗透能力较强,从而导致较高显色温度下曝光与未曝光时影像密度整体提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的研究内容
• 第2章 光热敏微胶囊制备
• 2.1 光敏材料光固化机理
• 2.2 光热敏微胶囊结构
• 2.3 光热敏微胶囊制备
• 第3章 光敏囊芯材料的光吸收特性
• 3.1 光引发剂特性
• 3.2 聚合单体特性
• 3.3 预聚物特性
• 3.4 染料前体特性
• 3.5 囊芯材料的光固化效果对比
• 第4章 光热敏微胶囊的热相变及光固化特性
• 4.1 光热敏微胶囊的光固化特性
• 4.2 光热敏微胶囊的热相变特性
• 第5章 光热敏微胶囊材料光记录影像特性
• 5.1 光热敏微胶囊形貌分析
• 5.2 光热敏微胶囊材料光吸收谱
• 5.3 曝光时间与光固化特性的关系
• 结束语
• 参考文献
• 致谢