专利名称：基于聚甲基共聚物的玻璃态全息存储聚合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种光致聚合物全息记录材料及其制备方法，具体涉及一种基于聚甲基共聚物的玻璃态全息存储聚合物及其制备方法。
背景技术：
光学体全息存储由于具有存储密度高、数据传输快、冗余度高、并行寻址等优势而成为信息存储技术发展的主要方向。但是要实现高密度体全息存储器的实用化目标，当前面临的首要问题是选择合适的记录介质。光致聚合物具有动态范围大、灵敏度高、无需后续处理等优势而成为非常具有潜力的全息存储材料。衍射效率、响应速度、体积稳定性是衡量光致聚合物全息性能的主要指标，而多数聚合物材料在保证全息存储性能的前提下厚度很难提高是影响材料实用化的重要因素。本发明的材料厚度可在IOmm内自由控制，衍射效率可达80%，相对于以聚甲基丙烯酸甲酯为基底仅掺杂菲醌的存储介质，本发明具有更快的响应速度，更高的体积稳定性，是一种优异的全息存储材料。其它光致聚合物发明参阅专利申请号200410066746. 9,02149193. 3,03116838, 01126357. 1 及 200710144437. 2 的专利申请文件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种体积稳定性高、响应速度快，适宜作为体全息存储记录介质的玻璃态聚合物材料。本发明的目的还在于提供这种材料的制备方法。本发明的目的可以通过如下技术实现(1)按质量比15 1-25 1将甲基丙烯酸甲酯(MMA)与形成长链共聚物基底 P (MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)混合；(2)然后掺入占甲基丙烯酸甲酯(MMA)质量百分比为0. 4-0. 6%的偶氮二异丁腈 (AIBN)及 0.6-1. 5% 的菲醌(PQ)；(3)而后掺入下列组分的一种或任何组合占甲基丙烯酸甲酯(MMA)质量百分比， 直径为5-30纳米的0. 05-0. 2 %的二氧化硅SW2颗粒，0. 05-0. 5 %的二氧化钛TW2颗粒或 0. 05-0. 8%的氧化锆ZrO颗粒；(4)将上述混合液置于称量瓶内，在50_60°C温度下利用超声震荡2-4小时；(5)然后以温度小于5°C /分钟的速率升温至75-85°C下静置10-30分钟；(6)再以温度大于10°C /分钟的速度降温至50-60°C，并在该温度下放置48_96小时；(7)将聚合物从称量瓶中取出，按需要进行切割和抛光，制得成品。本发明还具有如下特征制备方法还可以是(1)按质量百分比15 1-25 1将甲基丙烯酸甲酯(MMA)与形成长链共聚物基底P (MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)混合，
(2)然后掺入占甲基丙烯酸甲酯(MMA)质量百分比为0.4-0. 6%的偶氮二异丁腈 (AIBN)；(3)将混合液在50_60°C温度下静置2-4小时；(4)以温度小于5°C /分钟的速率升温至75_85°C下静置10-30分钟；(5)再以温度大于10°C /分钟的速率降温至50-60°C，并在该温度下放置小时；(6)将上述固化物放入四氢呋喃溶液中放置M-96小时；待其溶解后将混合液放置于称量瓶内，并掺入占甲基丙烯酸甲酯(MMA)质量百分比为0.6-1. 5%的菲醌(PQ)，(7)而后掺入下列组分的一种或任何组合占甲基丙烯酸甲酯(MMA)质量百分比， 直径为5-30纳米的0. 05-0. 2 %的二氧化硅SW2颗粒，0. 05-0. 5 %的二氧化钛TW2颗粒或 0. 05-0. 8%的氧化锆ZrO颗粒；(8)将上述混合液利用超声震荡2-4小时；然后在50-60°C温度下放置48_96小时；(9)将聚合物从称量瓶中取出，按需要进行切割和抛光，制得成品。按照以上方法制得的一种基于聚甲基共聚物的玻璃态全息存储聚合物，该聚合物厚度为0. I-IOmm,响应波段为350_550nm该材料以P(MMA-co-MAA)共聚物为基底，菲醌(PQ)为光敏剂，Si02、Ti02、Zr0等氧化物纳米粒子为折射率调控成分。制备方法为以偶氮二异丁腈(AIBN)引发甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸共聚产生P (MMA-C0-MAA)共聚物，聚合过程中或聚合完成后掺入菲醌(PQ) 及Si02、TiO2, ZrO等氧化物纳米粒子，通过温控技术使材料固化后打磨抛光。该技术制备出的材料厚度为0. 1-lOmm，响应波段为350-550nm，相对于以聚甲基丙烯酸甲酯为基底的仅掺杂PQ的光致聚合物具有更高的响应灵敏度与体积稳定性，适用于短波长的全息存储应用。
图1是P (MMA-co-MAA)共聚物的结构式。图2是材料的吸收谱。图3是不同S^2纳米粒子含量的材料的衍射效率实验曲线。
具体实施例方式本发明的原料中含有形成长链共聚物基底P(MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA) 与甲基丙烯酸甲酯(MMA)；作为光敏剂的生色团菲醌(PQ)；作为偶氮类热引发剂的偶氮二异丁腈(AIBN)，作为折射率调节剂的二、四族金属氧化物纳米颗粒，此外调节剂还可以包括一、三族有机金属配合物NaMA，ZnMA。本发明采用上述原料，本发明经由上述方法制得的材料颜色为黄色或橙黄色，材料的形状及大小由承载混合液的容器形状决定，厚度可根据应用需要由配料的质量控制，也可以由后续的打磨抛光进行调整，采用本发明的制备方法可以制备厚度为0. I-IOmm的聚合物样品。图2表明该材料的吸收波段为350-550nm，衍射效率在532nm波段下测量可达80%，散射低，响应速度快，体积稳定性佳，非常适宜用作体全息存储介质。图3给出了不同S^2纳米粒子含量的该材料的衍射效率曲线。
下面举例对本发明做更详细的描述实施例1 以形成长链共聚物基底P(MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)与甲基丙烯酸甲酯 (MMA)单体、作为光敏剂的生色团菲醌(PQ)、作为热引发剂的偶氮二异丁腈(AIBN)、作为折射率调节剂的二氧化硅纳米颗粒为原料，按照下述方法制成产品。第一步以质量分别为10克和0.5克的甲基丙烯酸甲酯(MMA)与甲基丙烯酸 (MAA)混合，第二步掺入0. 06克的偶氮二异丁腈(AIBN)与0. 15克的菲醌(PQ)，第三步掺入0. 02克的直径为5-30纳米的二氧化硅SW2纳米颗粒；第四步将混合液放置于直径25mm的称量瓶内，在50°C温度下利用超声震荡4小时；第五步将温度以小于5°C /分钟的速率升温至85°C下静置10分钟；第六步以大于10°C /分钟的速度降温至50°C，并在该温度下放置96小时；第七步将聚合物从称量瓶中取出，按需要进行切割和抛光，制得成品。实施例2 以形成长链共聚物基底P(MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)与甲基丙烯酸甲酯 (MMA)单体、作为光敏剂的生色团菲醌(PQ)、作为热引发剂的偶氮二异丁腈(AIBN)、作为折射率调节剂的二氧化钛纳米颗粒为原料，按照下述方法制成产品。第一步以质量分别为10克和0.5克的甲基丙烯酸甲酯(MMA)与甲基丙烯酸 (MAA)混合，第二步掺入0. 05克的偶氮二异丁腈(AIBN)和0. 1克的菲醌(PQ)，第三步掺入直径为5-30纳米的0. 02克的二氧化钛TW2颗粒；第四步将混合液放置于直径25mm的称量瓶内，在60°C温度下利用超声震荡2小时；第五步将温度以小于5°C /分钟的速率升温至75°C下静置30分钟；第六步以大于10°C /分钟的速度降温至60°C，并在该温度下放置48小时；第七步将聚合物从称量瓶中取出，按需要进行切割和抛光，制得成品。实施例3 以形成长链共聚物基底P(MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)与甲基丙烯酸甲酯 (MMA)单体、作为光敏剂的生色团菲醌(PQ)、作为热引发剂的偶氮二异丁腈(AIBN)、作为折射率调节剂的氧化锆ZrO纳米颗粒为原料，按照下述方法制成产品。第一步以质量分别为10克和0.5克的甲基丙烯酸甲酯(MMA)与甲基丙烯酸 (MAA)混合，第二步掺入0. 05克的偶氮二异丁腈(AIBN)和0. 1克的菲醌(PQ)，第三步掺入直径为5-30纳米的0. 02克的氧化锆ZrO颗粒；第四步将混合液放置于直径25mm的称量瓶内，在60°C温度下利用超声震荡2小时；第五步将温度以小于5°C /分钟的速率升温至80°C下静置20分钟；第六步以大于10°C /分钟的速度降温至60°C，并在该温度下放置48小时；4
第七步将聚合物从称量瓶中取出，按需要进行切割和抛光，制得成品。实施例4 以形成长链共聚物基底P(MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)与甲基丙烯酸甲酯 (MMA)单体、作为光敏剂的生色团菲醌(PQ)、作为热引发剂的偶氮二异丁腈(AIBN)、作为折射率调节剂的二氧化硅纳米颗粒为原料，按照下述方法制成产品。第一步以质量分别为10克和0.5克的甲基丙烯酸甲酯(MMA)与甲基丙烯酸 (MAA)混合，第二步掺入0. 05克的偶氮二异丁腈(AIBN)；第三步将混合液在60°C温度下静置2小时；第四步将温度以小于5°C /分钟的速率升温至85°C下静置20分钟；第五步以大于10°C /分钟的速度降温至60°C，并在该温度下放置48小时；第六步将上述固化物放入四氢呋喃溶液中放置96小时；第七步待其溶解后将混合液放置于直径25mm的称量瓶内，掺入0. 1克的菲醌 (PQ)，而后掺入直径为5-30纳米的0. 02克的二氧化硅SW2颗粒；第八步在60°C温度下利用超声震荡2小时后；再将混合液在60°C温度下放置96 小时；第九步将聚合物从称量瓶中取出，按需要进行切割和抛光，制得成品。实施例5 以形成长链共聚物基底P(MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)与甲基丙烯酸甲酯 (MMA)单体、作为光敏剂的生色团菲醌(PQ)、作为热引发剂的偶氮二异丁腈(AIBN)、作为折射率调节剂的二氧化钛纳米颗粒为原料，按照下述方法制成产品。第一步以质量为10克的甲基丙烯酸甲酯(MMA)与0. 5克的甲基丙烯酸(MAA)混
η j第二步掺入0. 05克的偶氮二异丁腈(AIBN)；第三步将混合液在60°C温度下静置2小时；第四步将温度以小于5°C /分钟的速率升温至85°C下静置10分钟；第五步以大于10°C /分钟的速度降温至60°C，并在该温度下放置M小时；第六步将上述固化物放入四氢呋喃溶液中放置96小时；第七步待其溶解后将混合液放置于直径25mm的称量瓶内，掺入0. 1克的菲醌 (PQ)，而后掺入直径为5-30纳米0. 02克的二氧化钛TW2颗粒；第八步60°C温度下利用超声震荡2小时后，再将混合液在60°C温度下放置48小时；第九步将聚合物从称量瓶中取出，按需要进行切割和抛光，制得成品。实施例6 以形成长链共聚物基底P(MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)与甲基丙烯酸甲酯 (MMA)单体、作为光敏剂的生色团菲醌(PQ)、作为热引发剂的偶氮二异丁腈(AIBN)、作为折射率调节剂的氧化锆ZrO纳米颗粒为原料，按照下述方法制成产品。第一步以质量为10克的甲基丙烯酸甲酯(MMA)与0. 5克的甲基丙烯酸(MAA)混
第二步掺入0. 05克的偶氮二异丁腈(AIBN)；第三步将混合液在60°C温度下静置2小时；第四步将温度以小于5°C /分钟的速率升温至85°C下静置10分钟；第五步以大于10°C /分钟的速度降温至60°C，并在该温度下放置48小时；第六步将上述固化物放入四氢呋喃溶液中放置96小时；待其溶解后将混合液放置于直径25mm的称量瓶内，掺入0. 1克的菲醌(PQ)，第七步而后掺入直径为5-30纳米的0. 02克的氧化锆ZrO颗粒；第八步60°C温度下利用超声震荡2小时；再将混合液在60°C温度下放置96小时；第九步将聚合物从称量瓶中取出，按需要进行切割和抛光，制得成品。实施例7:以形成长链共聚物基底P(MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)与甲基丙烯酸甲酯 (MMA)单体、作为光敏剂的生色团菲醌(PQ)、作为热引发剂的偶氮二异丁腈(AIBN)、作为折射率调节剂的二氧化硅与二氧化钛纳米颗粒为原料，按照下述方法制成产品。第一步以质量分别为10克和0.5克的甲基丙烯酸甲酯(MMA)与甲基丙烯酸 (MAA)混合，第二步掺入0. 06克的偶氮二异丁腈(AIBN)与0. 15克的菲醌(PQ)，第三步掺入直径均为5-30纳米的0. 02克二氧化硅纳米颗粒与0. 02克二氧化钛纳米颗粒；第四步将混合液放置于直径25mm的称量瓶内，在60°C温度下利用超声震荡2小时；第五步将温度以小于5°C /分钟的速率升温至85°C下静置10分钟；第六步以大于10°C /分钟的速度降温至60°C，并在该温度下放置96小时；第七步将聚合物从称量瓶中取出，按需要进行切割和抛光，制得成品。实施例8:以形成长链共聚物基底P(MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)与甲基丙烯酸甲酯 (MMA)单体、作为光敏剂的生色团菲醌(PQ)、作为热引发剂的偶氮二异丁腈(AIBN)、作为折射率调节剂的二氧化硅、二氧化钛与氧化锆纳米颗粒为原料，按照下述方法制成产品。第一步以质量为10克的甲基丙烯酸甲酯(MMA)与0. 5克的甲基丙烯酸(MAA)混
η j第二步掺入0. 05克的偶氮二异丁腈(AIBN)；第三步将混合液在60°C温度下静置2小时；第四步将温度以小于5°C /分钟的速率升温至85°C下静置15分钟；第五步以大于10°C /分钟的速度降温至60°C，并在该温度下放置48小时；第六步将上述固化物放入四氢呋喃溶液中放置96小时；待其溶解后将混合液放置于直径25mm的称量瓶内，掺入0. 1克的菲醌(PQ)，第七步而后掺入直径均为5-30纳米的0. 02克二氧化硅纳米颗粒、0. 02克二氧化钛纳米颗粒与0. 02克的氧化锆ZrO颗粒；第八步60°C温度下利用超声震荡2小时；再将混合液在60°C温度下放置96小时； 第九步将聚合物从称量瓶中取出，按需要进行切割和抛光，制得成品。
权利要求
1.一种基于聚甲基共聚物的玻璃态全息存储聚合物的制备方法，其特征在于，方法如下(1)按质量比15 1-25 1将甲基丙烯酸甲酯(MMA)与形成长链共聚物基底 P (MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)混合；(2)然后掺入占甲基丙烯酸甲酯(MMA)质量百分比为0.4-0.6%的偶氮二异丁腈 (AIBN)及 0.6-1. 5% 的菲醌(PQ)；(3)而后掺入下列组分的一种或任何组合占甲基丙烯酸甲酯(MMA)质量百分比，直径为5-30纳米的0. 05-0. 2%的二氧化硅SiO2颗粒，0. 05-0. 5%的二氧化钛TW2颗粒或 0. 05-0. 8%的氧化锆ZrO颗粒；(4)将上述混合液置于称量瓶内，在50-60°C温度下利用超声震荡2-4小时；(5)然后以温度小于5°C/分钟的速率升温至75-85°C下静置10-30分钟；(6)再以温度大于10°C/分钟的速度降温至50-60°C，并在该温度下放置48-96小时；(7)将聚合物从称量瓶中取出，按需要进行切割和抛光，制得成品。
2.根据权利要求1所述的一种基于聚甲基共聚物的玻璃态全息存储聚合物的制备方法，其特征在于，方法如下或用如下方法(1)按质量百分比15 1-25 1将甲基丙烯酸甲酯(MMA)与形成长链共聚物基底 P (MMA-co-MAA)的甲基丙烯酸(MAA)混合，(2)然后掺入占甲基丙烯酸甲酯(MMA)质量百分比为0.4-0.6%的偶氮二异丁腈 (AIBN)；(3)将混合液在50-60°C温度下静置2-4小时；(4)以温度小于5°C/分钟的速率升温至75-85°C下静置10-30分钟；(5)再以温度大于10°C/分钟的速率降温至50-60°C，并在该温度下放置M-48小时；(6)将上述固化物放入四氢呋喃溶液中放置M-96小时；待其溶解后将混合液放置于称量瓶内，并掺入占甲基丙烯酸甲酯(MMA)质量百分比为0. 6-1.5%的菲醌(PQ)，(7)而后掺入下列组分的一种或任何组合占甲基丙烯酸甲酯(MMA)质量百分比，直径为5-30纳米的0. 05-0. 2%的二氧化硅SiA颗粒，0. 05-0. 5%的二氧化钛TW2颗粒或 0. 05-0. 8%的氧化锆ZrO颗粒；(8)将上述混合液利用超声震荡2-4小时；然后在50-60°C温度下放置48-96小时；(9)将聚合物从称量瓶中取出，按需要进行切割和抛光，制得成品。2、根据权利要求1或2所述的一种基于聚甲基共聚物的玻璃态全息存储聚合物的制备方法制得的一种基于聚甲基共聚物的玻璃态全息存储聚合物。
3.根据权利要求2所述的一种基于聚甲基共聚物的玻璃态全息存储聚合物，其特征在于响应波段为350-550nm。
全文摘要
一种基于聚甲基共聚物的玻璃态全息存储聚合物及其制备方法，以P(MMA-co-MAA)共聚物为基底，菲醌(PQ)为光敏剂，SiO2、TiO2或ZrO的纳米粒子为折射率调控成分。制备方法为以偶氮二异丁腈(AIBN)引发甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸共聚产生P(MMA-co-MAA)共聚物，聚合过程中或聚合完成后掺入菲醌(PQ)及SiO2、TiO2或ZrO的纳米粒子，通过温控技术使材料固化后打磨抛光。该方法制备出的材料厚度为0.1-10mm，响应波段为350-550nm，相对于以聚甲基丙烯酸甲酯为基底的仅掺杂PQ的光致聚合物具有更高的响应灵敏度与体积稳定性，适用于短波长的全息存储应用。
文档编号C08K5/08GK102399343SQ201110255780
公开日2012年4月4日 申请日期2011年9月1日 优先权日2011年9月1日
发明者于丹, 孙秀冬, 王健, 骆素华 申请人:哈尔滨工业大学