专利名称：高数据密度光介质盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及光介质盘。
光介质盘一般包括承载着激光可读数据的塑料基底，它传统上是由聚碳酸酯树脂制造的。这样的光盘包括压缩盘(CD)、视盘(VCD)、DVD盘、可擦写CD、光磁盘和光卡。光盘承载信息的容量叫作数据密度。目前现有技术聚碳酸酯光盘的典型数据密度在预记录格式下的每个基底层小于5Gb，其中可以把几个基底层合并制造数据密度更高的光盘。然而，聚碳酸酯有几个缺点，这包括需要脱模剂，以避免在制造光盘时由于聚合物和使用的镍压模粘接引起的凹坑变形。在更高的数据密度下防止凹坑变形日益困难，而且会引起读数的错误。此外，聚碳酸酯的吸水性高，这会引起光盘尺寸不稳定或翘曲，因此需要蒸汽隔离层。
由于许多问题，在目前的现有技术中，每个基底层高于5Gb的数据密度是无法达到的，这包括凹坑的复现性、双折射率、尺寸稳定性、树脂的加工性和脱摸性等都较差。
因此，仍然需要更高数据密度的光介质盘，该光介质盘应该具有良好凹坑复现性、较低的双折射率、良好的尺寸稳定性、良好的树脂加工性和良好的脱摸性。
本发明是一种高数据密度的预记录光介质盘，其每个光盘层的数据密度至少为7.5Gb，或者说，每层为0.17Gb/cm2，而复现度使得平均凹坑深度等于1/4～1/8乘以(激光的波长除以光盘的折光指数)，而且其中该光盘的延迟率小于25nm/0.6mm基底厚度，按照ASTM D570测量的吸水率小于0.5％。
本发明的另一个方面是高数据密度的可擦写光介质盘，其数据密度至少为0.05Gb/cm2，其中如测量凹坑深度和左右侧壁角，复现率达到至少75％，其中该光盘的延迟率小于25nm/0.6mm基底厚度，按照ASTM D570测量的吸水率小于0.5％。
本发明的光盘从其高数据密度和优异性能的结合来说，是极好的，这些性能包括低的双折射率、高透明度、低吸水率、良好的尺寸稳定性和优异的表面复现性。
本发明的一个方面是预记录的高数据密度光介质盘。在预记录格式情况下，高数据密度指的是每基底表面或基底层的容量为至少0.17Gb/cm2。此数据密度是每平方基底层的数据储存容量。一般说来，每个基底表面或者基底层的数据密度为至少0.2，一般是至少0.22，有利的是至少0.24，优选为至少0.26，更优选为至少0.27，甚至更优选为至少0.28，最优选为至少0.3Gb/cm2。在一个优选的实施方案中，可以将两层或者多层结合在一起，由于各层数据密度的叠加，形成具有增大了数据密度的单个光盘。
本发明的另一方面是可擦写光介质盘，其数据密度为至少0.05Gb/cm2，一般至少为0.06，优选至少为0.07，更优选至少为0.075，最优选至少为0.08Gb/cm2。可擦写光盘包括具有一系列模塑在表面上的迹线或槽的聚合物基底，在这些迹线或槽中记录着信息。
数据密度的量指的是仅在光盘的包含数据区上测量的数据密度。测量数据密度的方法在现有技术中是已知的。
在预记录光介质盘中复现性是很重要的，因为如果复现性不够将会使该光盘不能读出。因此，必须有足够的复现性，使得此光盘可读或者可写。一般说来，要做到这一点，就要得到的凹坑的深度等于所用读数激光的波长除以基底材料折光指数的n倍，用公式表示就是凹坑的深度＝n×(波长/折光指数)在这样的格式中，为了适当的复现，n一般为1/4～1/8，优选为1/4～1/7，最优选为1/4～1/6。在如此高密度下读盘时使用的激光可以是波长小于630nm的激光，一般是波长380～410nm的蓝色激光。本领域的技术人员都能很好地理解这些信息，这公开在Pohlmann的《光盘手册》(Compact Disc Handbook)，第II版，55页中。为了将已经记录在光盘上的信息转换为字节流，即使此光盘可读，所叙述的这个关系是必需的。
一般说来，在本发明的高密度光介质盘中，达到了至少75％，优选至少80％，更优选至少85％，最优选至少90％的复现率。复现指的是一种方法，通过此方法在盘上压模制造出凹坑和/或槽(表面特征)。压模是一种模具，在预记录光盘的情况下，它包括载有信息的凹坑设计，或者在可擦写光盘的情况下，它包括能够承载信息的槽设计。用于预记录光盘的压模含有具有规定高度和左右侧壁角的一些柱。侧壁角指的是压模表面特征的轮廓角。压模上的柱会在盘中形成一个凹坑，该凹坑的深度接近或者等于压模上柱的高度，而凹坑的侧壁角接近或者等于该柱的轮廓角。对于可擦写光盘，压模包含的表面特征能够形成具有特定槽深度、如上所述左右轮廓角的槽。对于可擦写光盘复现的最大特点是能够成功地把槽的高度和侧壁角从压模转移到光盘上。优选用凹坑或槽的深度和左右侧壁角来测量是否达到了高的复现。换句话说，凹坑或槽的深度和侧壁角至少是在压模上所测量数值的75％。
凹坑深度、侧壁角和光盘的一般几何尺寸的测量方法是本领域的技术人员公知的，包括原子力显微镜法。
本发明的高数据密度光介质盘的延迟率小于25nm/0.6mm基底(双折射率小于0.000042)，按照ASTM D570测量的吸水率小于0.05％。通过将模塑的DVD盘基底放在交叉的偏振片和1/4波板(方向相反)之间测量延迟率。用633nm以上的激光从光盘的入射口20mm处测量延迟率。测量透射光密度，用下列的公式计算出延迟率I＝I0Sin2(π/λ(Δnd))其中延迟率＝Δnd测量的光密度＝I入射光密度＝I0波长＝λ由测量的延迟率除以基底的厚度计算出双折射率。在厚度为0.6mm的光盘基底上，延迟率优选小于20nm，更优选小于15nm，最优选小于10nm。吸水率优选小于0.04％，更优选小于0.02％，最优选小于0.01％。
可以由能够成功地制造出具有前面所述性能高数据密度光盘的任何聚合物制造本发明的光盘，其中的聚合物还具有玻璃化转变温度(Tg)高于110℃，此温度是在10℃/min的速度下用差热扫描热量计(DSC)测量的；弹性模量(G’)小于或等于1000dyn/cm2，此数据是在240℃，优选在225℃，更优选在215℃，最优选在210℃下测量的，测量使用了动态机械分光测量，升温速度为3℃/min剪切速度是1rad/sec，使用平行板的几何形状(在氮气保护下)，以及复合粘度(Eta*)小于2000ps，优选小于1300ps，更优选小于600ps，此粘度是按照动态机械分光测量进行测量的，使用在280℃下的剪切速度扫描，剪切速度为1rad/sec，使用平行板的几何形状(在氮气保护下)。
为了做到成功地复现，这些性能是必需的。如果不能满足这些性能，就无法适当地形成凹坑或槽，将没有在这样的数据密度下所要求的完备性。
本发明的高密度光介质盘一般是由基本是还是透明的材料制造的。这些材料的透明度应该使光盘基底在390～700nm的波长下透光率大于80％。
可以用来制造本发明光盘的聚合物包括饱和的烃类热塑性树脂。“饱和的”一词指的是在化学结构中烯类键的数量。正如在此处所使用的，“饱和的”指的是一种聚合物，其中碳-碳键有不到10％是烯键或者在本质上是不饱和的，此树脂优选低于7.5％，更优选低于5％，甚至更优选低于2％，最优选低于1.5％。这些类的聚合物包括氢化的芳香族/共轭二烯嵌段共聚物、环状烯烃共聚物和氢化的开环置换聚合物以及它们的掺混物。
芳香族/共轭二烯嵌段共聚物包括芳香族乙烯基单体和共轭二烯单体的嵌段共聚物。芳香族乙烯基单体典型地是如下通式的单体 其中R’是氢或者烷基，Ar是苯基、卤代苯基、烷基苯基、烷基卤代苯基、萘基、吡啶基或者蒽基，其中任何烷基都含有1～6个碳原子，这些碳原子可以被官能基团单取代或者多取代，这些官能基团例如为卤素、硝基、氨基、羟基、氰基、羰基和羧基。Ar更优选是苯基或烷基苯基，最优选苯基。典型的芳香族乙烯基单体包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯的所有异构体(特别是对乙烯基甲苯)、乙基苯乙烯的所有异构体、丙基苯乙烯的所有异构体、丁基苯乙烯的所有异构体、乙烯基联苯、乙烯基萘、乙烯基蒽等以及它们的混合物。含有5个或者更多嵌段的嵌段共聚物可以含有一个以上的特定聚合的芳香族乙烯基单体。换句话说，比如一种5嵌段共聚物可以含有聚苯乙烯嵌段和聚α-甲基苯乙烯嵌段。氢化的芳香族乙烯基聚合物嵌段也可以是一种芳香族乙烯基共聚物，其中芳香族的乙烯基部分占该共聚物的至少50wt％。芳香族乙烯基聚合物嵌段优选是苯乙烯聚合物嵌段。
共轭二烯单体可以是任何具有两个共轭双键的单体。这样的单体包括比如1，3-丁二烯、2-甲基-1，3-丁二烯、2-甲基-1，3-戊二烯、异戊二烯和类似的化合物以及它们的混合物。共轭二烯优选是丁二烯。
可以由在氢化以后仍然是无定形的物质，或者在氢化以后能够结晶的物质制备共轭二烯聚合物嵌段。氢化的聚异戊二烯嵌段仍然是无定形的，而氢化的聚丁二烯嵌段根据其结构不同，可以是无定形的，也可以是结晶的。聚丁二烯可以含有1，2-构形的，在氢化以后得到相当于1-丁烯重复单元的结构，也可以含有1，4-构形的，在氢化以后得到乙烯重复单元的相应结构。基于聚丁二烯嵌段重量，具有至少大约40wt％的1，2-丁二烯的聚丁二烯嵌段，提供基本无定形的嵌段，在氢化后具有低的玻璃化转变温度。基于聚丁二烯嵌段的重量，具有低于大约40wt％的1，2-丁二烯含量的聚丁二烯嵌段在氢化后提供结晶的嵌段。引入结晶的嵌段(以改善耐溶剂性)或更柔顺的无定形嵌段可能都是希望的。达到低双折射率的一种方法就是控制聚丁二烯嵌段的1，2对1，4的比例。在一个实施方案中，1，2-聚丁二烯嵌段对1，4-聚丁二烯嵌段的比例大于20∶80，一般是大于25∶75，优选大于30∶70，更优选大于35∶65。在1，2聚丁二烯嵌段对1，4-聚丁二烯嵌段的比值为1∶5或者更小的情况下，可以通过引入氢化的聚丁二烯聚合物嵌段来控制双折射率，这些嵌段一般可以具有120或更少的单体单元，典型地具有115个或者更少的单体单元，特征性地具有110个或者更少的单体单元，优选具有105个或者更少的单体单元，更优选具有95个或者更少的单体单元，甚至更优选具有90个或者更少的单体单元，最优选具有85个或者更少的单体单元。
在某些应用中，嵌段共聚物可以含有多于一个的共轭二烯聚合物嵌段，比如聚丁二烯嵌段和聚异戊二烯嵌段。共轭二烯聚合物嵌段也可以是一种共轭二烯的共聚物，其中聚合物的共轭二烯部分占聚合物的至少50wt％。
在芳香族乙烯基/共轭二烯嵌段共聚物中还可以包括其它的聚合物嵌段。
在此，嵌段定义为与该共聚物结构上或者组成上不同的聚合链段表现出微相分离的共聚物聚合链段。微相分离是由于在嵌段共聚物中聚合链段的不相容性而产生的。在1999年2月份的《今日物理学》(Physics Today)第32～38页的《嵌段共聚物设计者，软材料》(BlockCopolymers-Designer Soft Materials)一文中广泛讨论了微相分离和嵌段共聚物。
氢化的嵌段共聚物一般含有65～90wt％的氢化的芳香族乙烯基聚合物，比如聚乙烯基环己烷，即PVCH嵌段，基于氢化嵌段共聚物的总重量，优选含有从70wt％，更优选75wt％，到90wt％，优选到85wt％。
基于共聚物的总重量，本发明的氢化嵌段共聚物一般含有10～35wt％的氢化共轭二烯聚合物嵌段，优选含有从12wt％，到30wt％，优选到25wt％，更优选到20wt％。
通过嵌段共聚物氢化来制造氢化的嵌段共聚物，这些嵌段共聚物包括三嵌段共聚物、多嵌段共聚物、嵌段封端的共聚物和星型嵌段共聚物，比如SBS、SBSBS、SIS、SISIS和SISBS(这里S是聚苯乙烯，B是聚丁二烯，而I是聚异戊二烯)。嵌段共聚物在每一端含有至少一个由芳香族乙烯基聚合嵌段组成的三嵌段。然而，嵌段共聚物可以含有任何数量的另外的嵌段，其中这些嵌段在任何一点连接在三嵌段聚合物主链上。因此，线形嵌段将包括比如SBS、SBSB、SBSBS和SBSBSB。此共聚物也可以是分支的，其中在沿着共聚物主链的任何一点上连接着聚合物链。
氢化嵌段共聚物的总数均分子量(Mnt)一般为从30,000，优选从32,000，更优选从35,000，最优选从40,000到70,000，优选到68,000，更优选到65,000。数均分子量(Mn)指的是在整个这些应用中，使用凝胶渗透色谱(GPC)测定的分子量。氢化嵌段共聚物的分子量和获得的性能取决于各个氢化的聚合嵌段的分子量。已经发现，通过优化氢化聚合嵌段的分子量，低分子量(30,000～70,000)的氢化嵌段共聚物能够获得高的热变形温度和优异的韧性以及拉伸强度性能。我们意外地发现，在给出优异的加工性能的比较低的氢化嵌段共聚物分子量之下能够获得良好的物理性能。
在现有技术中，制造嵌段共聚物的方法是已知的。嵌段共聚物一般是通过阴离子聚合制造的，在H.L.Hsieh和R.P.Quirk的《阴离子聚合原理和实际应用》(Anionic PolymerizationPrinciples and PracticalApplications)，Marcel Dekker出版，New York，1966中举出了阴离子聚合的例子。在一个实施方案中，通过依次把单体加到负碳离子引发剂中来制造嵌段共聚物，这些负碳离子象比如仲丁基锂或正丁基锂。在另一个实施方案中，通过用2价偶联剂如1，2-二溴乙烷、二氯二甲基硅烷或苯甲酸苯酯使三嵌段物质偶联来制造共聚物。在此实施方案中，共轭二烯聚合物的短链(少于10个单体重复单元)能够与芳香族乙烯基聚合物的偶联端反应，使偶联反应容易进行。芳香族乙烯基聚合物的嵌段一般是难于偶联的，因此，此技术一般用来实现芳香族乙烯基聚合物端基的偶联。二烯聚合物的短链不构成明显的嵌段，因为没有出现微相分离。在Hsieh和Quirk的书中第12章307～331页讨论了偶联剂和对于各种类型的阴离子聚合所说明的对策。在另一个实施方案中，用双官能的阴离子引发剂由嵌段系统的中心引发聚合，其中顺序添加的单体等量地加到增长着的聚合物链的两端。如在美国专利4,200,718和4,196,154中所述，此类双官能引发剂的例子是用有机锂化合物处理的1，3-二(1-苯基乙烯基)苯。
在制备了嵌段共聚物以后，将此共聚物氢化，以消除在共聚物的共轭二烯聚合物嵌段和芳香族乙烯基聚合物嵌段上的不饱和位点。可以使用任何的氢化方法，这样的方法一般包括使用以无机基底为载体的金属催化剂，比如以硫酸钡为载体的钯(美国专利5,352,744)和以硅藻土为载体的镍(美国专利3,333,024)。另外，如在《高分子化学》(Die Makromoleklare Chemie)，卷160，p.291，1972所述，可以使用可溶的均相催化剂以使嵌段共聚物完全饱和，比如使用由2-乙基己酸的过渡金属盐和烷基锂结合所制备的催化剂。如在美国专利5,352,744、5,612,422和5,645,253中所述，共聚物的氢化也可以通过使用氢和非均相催化剂来实现。在此叙述的催化剂是由多孔二氧化硅基材为载体的金属微晶组成的非均相催化剂。专门用于聚合物氢化的承载催化剂的二氧化硅的例子是一种表面积至少为10m2/g，而且在合成时使得其包含着直径3,000～6,000孔隙的硅石。然后用能够催化聚合物氢化的金属浸渍此硅石，这些金属象比如镍、钴、钌、铑、钯、铂、其它的VIII族金属、它们的组合或合金。也可以使用直径在500～3,000的其它的非均相催化剂。
另外，可以在混合氢化催化剂存在下进行氢化，这种催化剂的特征在于它包括至少两个组分的混合物。第一组分包括能够提高氢化速度的任何金属，这包括镍、钴、钌、铑、钯、铂、其它VIII族金属或者它们的组合。优选使用钌和/或铂。然而，对于腈类，已知铂是不良的氢化催化剂，因此，在腈类共聚物氢化时，不优选使用铂。在混合氢化催化剂中使用的第二组分包括一种促进剂，当第VIII族金属曝露在极性物质下时，它能够抑制此金属的失活，在此被叫做抗失活组分。此组分优选包括铼、钼、钨、钽或铌或者它们的混合物。
抗失活组分的用量至少要达到当第VIII族金属组分曝露在聚合物组成中的极性杂质下时能够明显抑制其失活的量，在此这叫做失活抑制量。第VIII族金属失活的证据是氢化反应的速度明显降低。以在相同条件下，在有极性杂质存在时，进行混合氢化催化剂和只含第VIII族金属的催化剂的比较为例，其中只含有第VIII族金属组分的催化剂抑制了氢化反应的速度，不到使用混合氢化催化剂所达到的速度的75％。
抗失活组分的用量优选使第VIII族金属组分与抗失活组分之比为0.5∶1～10∶1，更优选1∶1～7∶1，最优选为1∶1～5∶1。
此催化剂可以只含有这些组分，但优选此催化剂还含有淀积这些组分的载体。在一个实施方案中，金属淀积在比如二氧化硅、氧化铝或碳等载体上。在一个更具体的实施方案中，使用了具有窄孔隙尺寸分布而且表面积大于10m2/g的二氧化硅载体。
按照ASTM D-4284-83的操作方法，用汞孔隙计可以得到载体的孔隙尺寸分布、孔隙体积和平均孔隙直径。
一般用汞孔隙计测量孔隙尺寸分布。然而，此方法仅对于测量大于60的孔隙是有效的。因此，必需用其它方法测量小于60的孔隙。对于直径小于大约600的孔隙，一种这样的方法是按照ASTMD-4641-87的氮解吸方法。因此，窄孔隙尺寸分布被定义为要求至少98％的孔隙是孔隙直径大于300，还要求对于用氮解吸方法测量的小于300的孔隙少于用汞孔隙计测量的总孔隙体积的2％。
可以按照ASTM D-3663-84的方法测量表面积。此表面积一般在10～100m2/g之间，优选在15～90m2/g之间，最优选在50～85m2/g之间。
希望的平均孔隙直径取决于要氢化的聚合物及其分子量(Mn)。对于高分子量的聚合物氢化，优选使用具有较高平均孔隙直径的载体，以获得所需的氢化量。对于高分子量聚合物(比如Mn＞200,000)，典型的所需表面积在15～25m2/g之间，希望的平均孔隙直径为3,000～4,000。对于低分子量的聚合物(比如Mn＜100,000)，典型的所需表面积为45～85m2/g，而希望的平均孔隙直径为300～700。
二氧化硅载体是优选的，此载体可以如美国专利4,112,032所例举的通过硅酸钾在水中与凝胶剂如甲酰胺放在一起进行聚合和漂洗而得到。然后如Iler，R.K.在《硅石化学》(The Chemistry ofSilica)，John Willy& Son出版社，1979年版，p.539～544中所述，将此硅石进行水热烧结，这通常包括在600～850℃的温度下加热硅石时，同时在硅石上通过用水饱和的气体2hr或更长。水热烧结导致孔隙直径的分布变窄，而平均孔隙直径增加。另外，可以用在上述《硅石化学》第510～581页所公开的方法制备载体。
用在美国专利5,110,779中叙述的方法可以制造以硅石为载体的催化剂。可以用汽相淀积法、水浸渍或非水浸渍法把适当的金属、金属组分、含有金属的化合物或者它们的混合物淀积在载体上，然后进行烧结，升华或任何其它适合的方法，比如在《表面科学和催化研究》(Studies in Surface Science and Catalysis)中第44卷《成功的催化剂设计V》(Successful Design of Catalysts)，p.146～158，1989和《应用非均相催化》(Applied Heterogeneous Catalysis)，p.75～123，法国石油研究院出版社，1987中所举例的方法。在浸渍的方法中，适当的含金属组分可以是如上所述能够制造抗失活氢化催化剂的任何含有金属的化合物。这些化合物可以是盐、配位络合物、金属有机化合物或共价络合物。
基于含二氧化硅载体催化剂的总重量，含载体催化剂中金属的总含量为0.1～10wt％。基于催化剂总重量，优选的金属含量是2～8wt％，更优选是0.5～5wt％。
促进剂是含有碱金属、碱土金属或镧系元素的化合物，使用其有助于金属组分在二氧化硅载体上的分散，或者在反应时起稳定化的作用，即使并不优选使用它们。
在氢化过程中使用的含载体催化剂的量远小于传统的不饱和聚合物氢化反应所需的量，因为此氢化催化剂的活性是很高的。一般说来，每克不饱和聚合物使用含载体催化剂的量少于1g，优选少于0.1g，更优选少于0.05g。含载体催化剂的使用量取决于氢化方法的类型，即此方法是连续的、半连续的还是间歇的，还取决于方法的条件，如温度、压力和反应时间，其中典型的反应时间为5min～5hr，连续操作时，一般每200,000或更多重量份的不饱和聚合物含有1重量份的含载体催化剂，因为在连续操作的过程中，含载体催化剂可以多次重复使用。而典型的间歇方法每5,000重量份不饱和聚合物使用1重量份的含载体催化剂。在温度和压力较高时，也将使用更少的含载体催化剂。
可以在没有溶剂的情况下进行氢化反应，但优选在可以溶解聚合物并不妨碍氢化反应的烃类溶剂中进行氢化。此溶剂优选是饱和溶剂，比如环己烷、甲基环己烷、乙基环己烷、环辛烷、环庚烷、环癸烷、二噁烷、二乙二醇二甲醚、四氢呋喃、异戊烷、十氢化萘或它们的混合物，最优选的是环己烷。
进行氢化反应的温度可以是在进行氢化反应时聚合物不发生降解的任何温度。可以用氢化后分子量(Mn)降低、多分散性增加或玻璃化转变温度降低检测出聚合物的降解。多分散性在1.0～1.2的聚合物，其明显的降解被解释为在氢化后多分散性增加30％或者更多。聚合物的降解优选在氢化后多分散性的增加低于20％，最优选低于10％。对于多分散性大于1.2的聚合物，氢化后分子量的明显降低表明发生了降解。在此情况下，明显的降解被解释为Mn降低20％或者更多。在氢化后Mn的降低优选低于10％。然而，如聚α-甲基苯乙烯或其它更倾向于聚合物降解的α-取代的芳香族乙烯基聚合物，可以允许其Mn的降低达30％。
典型的氢化温度为从40℃，优选从100℃，更优选从110℃，最优选从120℃到250℃，优选到200℃，更优选到180℃，而最优选到170℃。
虽然氢化的速度随着压力增加而增加，但氢化反应的压力并不关键。典型的压力从大气压到70MPa，优选0.7～10.3MPa。
用惰性气体吹扫反应容器以从反应区除去氧。惰性气体包括但不限于氮气、氦气和氩气，优选氮气。
氢化的反应剂可以是任何能够有效使不饱和聚合物氢化的产生氢的化合物。氢化反应剂包括但不限于氢气、肼和硼氢化钠。在一个优选的实施方案中，氢化反应剂是氢气。
使用红外或质子NMR技术可以确定烯烃的氢化量。用UV-VIS光谱仪可以测量芳香不饱和的氢化量。聚苯乙烯的环己烷溶液对芳香环在大约260.5nm处给出明显的吸收带。此带在0.004980mol芳香族不饱和度/L下在1cm的池中给出1.000的吸光度。过滤(用0.50μm的Teflon过滤器，Millipore FHUP047)除去催化剂后，将反应混合物放入UV池中测量吸光度。吸光度和浓度有关。氢化聚合物产物一般在高浓度下测量，因为在测量吸光度前不稀释。因为反应溶液比标准浓15～30倍，就能够精确地测量出少量残留的不饱和度。
嵌段共聚物氢化的水平优选大于共轭二烯聚合嵌段链段的95％和芳香族乙烯基聚合嵌段链段的90％，更优选大于共轭二烯聚合嵌段链段的99％和芳香族乙烯基聚合嵌段链段的95％，甚至更优选大于共轭二烯聚合嵌段链段的99.5％和芳香族乙烯基聚合嵌段链段的98％，以及最优选大于共轭二烯聚合嵌段链段的99.9％和芳香族乙烯基聚合嵌段链段的98.5％。术语“氢化水平”指的是在氢化时变成饱和的原来不饱和键的百分比。氢化的芳香族乙烯基聚合物的氢化水平是用UV-VIS分光光度计测定的，而氢化的共轭二烯聚合物的氢化水平是由质子NMR测定的。
另外，可以使用不同的氢化芳香族乙烯基/共轭二烯嵌段共聚物的掺混物制造本发明的高密度光盘。
环状烯烃共聚物是环状烯烃单体和其它非环状或环状烯烃共聚单体的共聚物。如美国专利5,115,041、5,142,007和5,143,979中所述，环状烯烃共聚物包括降冰片烯类的聚合物。此环状烯烃的链节可以是取代的或者未取代的。适当的环状烯烃单体包括取代的和未取代的降冰片烯、二环戊二烯、二氢二环戊二烯、环戊二烯的三聚体、四环十二碳烯、六环十七碳烯、乙叉基降冰片烯和乙烯基降冰片烯。在环状烯烃上的取代基包括氢、1～20个碳原子的烷基烯基和芳基、以及饱和的和不饱和的3～12个碳原子的环状基团，它们可以与一个或几个，优选两个环碳原子一起形成。一般说来，在环状烯烃单体上的取代基可以是不会使聚合催化剂中毒或失活的任何基团。优选单体的例子包括但不限于二环戊二烯、甲基四环戊二烯、2-降冰片烯和其它降冰片烯类单体，比如5-甲基-2-降冰片烯、5，6-二甲基-2-降冰片烯、5-乙基-2-降冰片烯、5-乙叉基-2-降冰片烯、5-丁基-2-降冰片烯、5-己基-2-降冰片烯、5-辛基-2-降冰片烯、5-苯基-2-降冰片烯、5-十二碳烷基-2-降冰片烯、5-异丁基-2-降冰片烯、5-十八碳烷基-2-降冰片烯、5-异丙基-2-降冰片烯、5-对甲苯基-2-降冰片烯、5-α-萘基-2-降冰片烯、5-环己基-2-降冰片烯、5-异丙烯基-2-降冰片烯、5-乙烯基-2-降冰片烯、5，5-二甲基-2-降冰片烯、三环戊二烯(或环戊二烯三聚体)、四环戊二烯(或环戊二烯四聚体)、二氢二环戊二烯(或环戊烯-环戊二烯共聚二聚体)、甲基环戊二烯二聚体、乙基环戊二烯二聚体、四环十二碳烯、9-甲基-四环[6，2，1，13，6，O2，7]-十二碳烯-4(或甲基四环十二碳烯)、9-乙基-四环[6，2，1，13，6，O2，7]-十二碳烯-4(或乙基四环十二碳烯)、9-己基-四环[6，2，1，13，6，O2，7]-十二碳烯-4、9-癸基-四环[6，2，1，13，6，O2，7]-十二碳烯-4、9，10-二甲基-四环[6，2，1，13，6，O2，7]-十二碳烯-4、9-甲基-10-乙基-四环[6，2，1，13，6，O2，7]-十二碳烯-4、9-环己基-四环[6，2，1，13，6，O2，7]-十二碳烯-4、9-氯-四环[6，2，1，13，6，O2，7]-十二碳烯-4、9-溴-四环[6，2，1，13，6，O2，7]-十二碳烯-4、9-氟-四环[6，2，1，13，6，O2，7]-十二碳烯-4、9-异丁基-四环[6，2，1，13，6，O2，7]-十二碳烯-4和9，10-二氯-四环[6，2，1，13，6，O2，7]-十二碳烯-4。非环状烯烃单体一般是烯烃，比如乙烯和丙烯。
包括两种或几种不同环状单体单元的聚合物也是适合的。比如甲基四环十二碳烷(MTD)和甲基降冰片烯(MNB)的共聚物是特别合适的。此聚合物更优选含有三种或多种不同类型的单体单元，比如包括MTD、MNB和二环戊二烯(DCPD)的三元共聚物。
开环置换聚合物包括降冰片烯或四环十二碳烯通过开环置换共聚制备的聚合物，如JP-85/26,024和美国专利5,053,471中所述。氢化这类聚合物的方法是本领域的技术人员公知的。
在上面规定的聚合物组合物中还可以包括其它的添加剂，这包括热稳定剂、脱模剂、流动助剂、紫外线稳定剂和加工助剂如矿物油。也可以使用聚合物的掺混物，比如氢化芳香族乙烯基均聚物和氢化芳香族乙烯基/共轭二烯嵌段共聚物的掺混物，以及不同氢化嵌段共聚物的掺混物。
可以用如在Pohlmann的《光盘手册》(The Compact DiscHandbook)，第二版中所述的任何模塑技术模塑光盘。
模塑光介质盘的方法在现有技术中是已知的，包括注压模塑。优选的方法包括如在Potsch和Michaeli的《注塑模塑导轮》(InjectionMolding An Introduction)，p.171～172，Hanser/Gardner/出版公司，Cincinnati，1995叙述的注压模塑法。用压模进行光盘的模塑，压模将格式化的特定表面特征以设计的密度“转移到”光盘上。格式化的特定表面特征在预记录格式下包括凹坑，而在可擦写光盘的情况下包括能够承载信息的凹槽。使用的压模将具有至少7.5Gb的密度。用许多已知的方法可以在预记录格式下实现高数据密度，这包括使相关的表面特征彼此放置得更接近、减小凹坑角度和获得多重凹坑深度等。原先没有预料到这样光盘的一个理由是，现有技术的材料需要脱模剂，因此就更难在高密度下或在很低的线迹间距下使用。
下面提供的实施例用来说明本发明。所有的实施例并不用来限制本发明的范围，也不应被理解为限制本发明的范围。除非另有说明，数量都是重量份或者重量百分数。
表1
Mp*为峰值分子量然后将此嵌段共聚物氢化，使聚丁二烯嵌段和聚苯乙烯嵌段完全饱和。
II)氢化将大约20g干燥的嵌段共聚物溶解于700mL环己烷中。如在美国专利5,612,422中所述，用在二氧化硅上承载的Pt作为氢化催化剂将此聚合物氢化。聚合物与催化剂之比为10∶1。在3447MPa氢气压力下，在177℃下，在PPI(Precision Pressure Industry)反应器中进行氢化反应12小时。
表2显示氢化的嵌段共聚物的一系列物理性能。使用压模试样得到机械性能。按照ASTM D638，用5型微张力试样，在0.127cm/min的操作杆速度和101.9kg的负载池下测量拉伸性能。
表2
高密度DVD试样使用注压模塑机，以最大夹紧力600kN、最大注塑冲程100mm和注塑螺杆直径32mm，由试样1的氢化嵌段共聚物注压出DVD的基底。模塑的基底是DVD单凹坑模塑基底。用插入模具并含有大约15Gb数据，线迹间距0.4～0.5μm的载有数据的压模制造光盘。加工温度是290～330℃的熔融温度，40～80℃的模塑温度。注塑速度随着模具的充满而增加，由25mm/sec至200mm/sec。一旦模具充满，施加大约300bar的初始固定压力使聚合物进一步压实，然后在0.8sec的时间内使压力降为0。聚合物注塑尺寸为大约13.5mm，使得完全充满部分的实际厚度为0.6mm。在大约85％的聚合物注塑量注入到模腔时，在注塑模上施加55～65％的夹紧力就完成了压模。在压模以前，模腔的厚度一般是1.0～1.2mm。包括取出制品在内的整个循环时间是5～10sec。此DVD基底的直径是120mm，厚度0.6mm。
一旦模塑完成，就在此DVD基底上溅镀上铝反射层。两片单片的基底粘合在一起就形成了30Gb的双面光盘。
权利要求
1.一种高数据密度的预记录光介质盘，该光盘的数据密度至少为每层光盘7.5Gb，或者每层0.17Gb/cm2，复现率使得平均凹坑深度等于1/4～1/8乘以(激光波长除以光盘折光指数)，而且其中该光盘的延迟率低于25nm/0.6mm基底厚度，按照ASTM D570测量的吸水率低于0.5％。
2.如权利要求1的光盘，该光盘的数据密度至少为每层0.2Gb/cm2。
3.如权利要求1的光盘，其中该光盘在大于390nm到700nm的波长下的透光率至少为80％。
4.如权利要求1的光盘，其中的凹坑深度等于1/4～1/8乘以(激光波长除以光盘折光指数)。
5.一种高数据密度的可擦写光介质盘，该光盘具有的数据密度至少为0.05Gb/cm2，其中通过结合凹槽高度和左右侧壁角测量达到至少75％的复现率，而且其中该光盘的延迟率小于25nm/0.6mm基底厚度，按照ASTM D570测量的吸水率小于0.5％。
6.如权利要求5的光盘，该光盘具有至少为0.08Gb/cm2的数据密度。
7.如权利要求5的光盘，其中该光盘在大于390nm到700nm的波长下的透光率至少为80％。
8.由具有如下性能的聚合物制造的如权利要求1或5的光盘在10℃/min的速度下以差热扫描热量计(DSC)测量的玻璃化转变温度(Tg)高于110℃；在240℃下，以3℃/min的升温速度，用动态机械光谱测量仪测量的弹性模量(G’)小于1,000dyn/cm2，在氮气保护下使用平行板的几何形状，剪切速率是1rad/sec，和在氮气保护下使用平行板的几何形状，在280℃下剪切速度扫描，剪切速度为1rad/sec，按照动态机械光谱仪测量的复合粘度(Eta*)小于2,000ps。
9.如权利要求8的光盘，其中延迟率小于20nm。
10.如权利要求8的光盘，其中的聚合物包括饱和的烃类热塑性塑料。
11.如权利要求10的光盘，其中饱和的烃类热塑性塑料包括氢化的芳香族乙烯基/共轭二烯嵌段共聚物。
12.如权利要求11的光介质盘，其中该嵌段共聚物包括至少两个氢化聚合芳香族乙烯基单体的明显嵌段，在本文中叫做氢化芳香族乙烯基聚合嵌段，还包括至少一个氢化的聚合丁二烯单体嵌段，在本文中叫做氢化丁二烯聚合嵌段，其中该氢化的嵌段共聚物的特征在于1)氢化的水平使得每个氢化的芳香族乙烯基聚合嵌段的氢化水平大于90％，而每个氢化的共轭二烯聚合嵌段的氢化水平大于95％；2a)1，2-聚丁二烯与1，4-聚丁二烯含量的重量比大于20∶80，或2b)氢化的丁二烯聚合嵌段含有120个或者更少的单体单元。
13.如权利要求11的光盘，其中的芳香族乙烯基单体是苯乙烯。
14.如权利要求11的光盘，其中丁二烯聚合物中1，2-聚丁二烯与1，4-聚丁二烯含量的重量比大于25∶75。
15.如权利要求14的光盘，其中丁二烯聚合物中1，2-聚丁二烯与1，4-聚丁二烯含量的重量比大于30∶70。
16.如权利要求11的光盘，其中芳香族乙烯基/共轭二烯嵌段共聚物包括氢化的异戊二烯聚合嵌段。
17.如权利要求8的光盘，其中的聚合物包括环状烯烃共聚物。
18.如权利要求8的光盘，其中的聚合物包括氢化的开环置换聚合物。
19.一种高数据密度预记录光介质盘的制造方法，该光盘的数据密度为每层至少7.5Gb，或者每层0.17Gb/cm2，其复现率使得平均凹坑深度等于1/4～1/8乘以(激光波长除以基底折光指数)；或者是数据密度为至少0.05Gb/cm2可擦写光介质盘，其中通过结合凹槽高度和左右侧壁角测量达到至少75％的复现率，而且其中该光盘的延迟率小于25nm/0.6mm基底厚度，按照ASTM D570测量的吸水率小于0.5％，该方法包括将具有如下性能的聚合物在高密度光介质盘的模具中进行压注模塑在10℃/min的升温速度下用差热扫描热量计(DSC)测定的玻璃化转变温度(Tg)高于110℃；在240℃下，以3℃/min的升温速度，用动态机械光谱测量仪测量的弹性模量(G’)小于1,000dyn/cm2，在氮气保护下使用平行板的几何形状，剪切速率是1rad/sec，和在氮气保护下使用平行板的几何形状，在280℃下剪切速度扫描，剪切速度为1rad/sec，按照动态机械光谱仪测量的复合粘度(Eta*)小于2,000ps。
20.如权利要求19的方法，其中延迟率小于20nm。
21.如权利要求20的方法，其中的聚合物包括饱和烃类热塑性塑料。
22.如权利要求21的方法，其中饱和烃类热塑性塑料包括氢化的芳香族乙烯基/共轭二烯嵌段共聚物。
23.如权利要求22的方法，其中该嵌段共聚物包括至少两个氢化的聚合芳香族乙烯基单体的明显嵌段，在本文中叫做氢化芳香族乙烯基聚合嵌段，还包括至少一个氢化的聚合丁二烯单体嵌段，在本文中叫做氢化丁二烯聚合嵌段，其中该氢化的嵌段共聚物的特征在于1)氢化的水平使得每个氢化的芳香族乙烯基聚合嵌段的氢化水平大于90％，而每个氢化的共轭二烯聚合嵌段的氢化水平大于95％；2a)1，2-聚丁二烯与1，4-聚丁二烯含量的重量比大于20∶80，或2b)氢化的丁二烯聚合嵌段含有120个或者更少的单体单元。
24.如权利要求22的方法，其中的芳香族乙烯基单体是苯乙烯。
25.如权利要求22的方法，其中丁二烯聚合嵌段中1，2-聚丁二烯与1，4-聚丁二烯含量的重量比大于25∶75。
26.如权利要求25的方法，其中1，2-聚丁二烯与1，4-聚丁二烯含量的重量比大于30∶70。
27.如权利要求22的方法，其中芳香族乙烯基/共轭二烯嵌段共聚物包括氢化的异戊二烯聚合嵌段。
28.如权利要求19的方法，其中的聚合物包括环状烯烃共聚物。
29.如权利要求19的方法，其中的聚合物包括氢化的开环置换聚合物。
全文摘要
一种高数据密度预记录光介质盘,该光盘的数据密度为每层至少7.5Gb,或者每层0.17Gb/cm
文档编号G11B7/24085GK1377501SQ00811859
公开日2002年10月30日 申请日期2000年8月1日 优先权日1999年8月27日
发明者J·L·哈恩费尔德, G·D·帕森斯, M·A·琼斯 申请人:陶氏化学公司