一種全息記錄材料、全息記錄底板及其應(yīng)用的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種全息記錄材料、全息記錄底板及其應(yīng)用。所述全息記錄材料，按照質(zhì)量比例包括6％～60％的硫化鋅納米粒子、0.2％～10％的光引發(fā)劑、以及余量的混合光聚合單體；所述混合光聚合單體為極性光聚合單體與多官能度光聚合單體按照質(zhì)量比3:1～1:2的混合物；所述硫化鋅納米粒子的平均粒徑在1納米至50納米之間；所述光引發(fā)劑為紫外光引發(fā)劑或可見(jiàn)光引發(fā)劑。所述全息記錄底板，包括所述全息記錄材料和透明盒，所述透明盒空腔厚度在1微米至1000微米之間。本發(fā)明應(yīng)用于激光全息記錄，具有高折射率調(diào)制度，所成全息圖像亮度高，穩(wěn)定性好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于功能領(lǐng)域，更具體地，涉及一種全息記錄材料、全息記錄底板及其應(yīng) 用。 一種全息記錄材料、全息記錄底板及其應(yīng)用

【背景技術(shù)】
[0002] 全息記錄材料在全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、高端防偽、分布反饋式激光器和傳感器等領(lǐng)域具 有重要的應(yīng)用價(jià)值，一直是國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。全息記錄材料的性能參數(shù)包括折射率調(diào) 制度、感光度和體積收縮率等，其中折射率調(diào)制度尤為重要。應(yīng)用于全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)，折 射率調(diào)制度越高則其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量越高；應(yīng)用于全息圖像存儲(chǔ)時(shí)，在不發(fā)生過(guò)調(diào)制（over modulation)的情況下，折射率調(diào)制度越高則光柵的衍射效率越高，表現(xiàn)為圖像亮度越高。
[0003] 然而，目前為止，有機(jī)/無(wú)機(jī)納米粒子全息記錄材料的折射率調(diào)制度仍然較低，文 獻(xiàn)所報(bào)道的該類(lèi)材料的折射率調(diào)制度極少超過(guò)20 X ΚΓ3,最高值為24 X ΚΓ3。且多數(shù)納米粒 子的合成成本較高、后處理繁瑣或分散性不好。開(kāi)發(fā)新型有機(jī)-無(wú)機(jī)納米粒子全息記錄材 料具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種全息記錄材料、全息記 錄底板及其應(yīng)用，其目的在于提供一種折射率調(diào)制度高，感光性好的全息記錄材料及全息 記錄板并應(yīng)用于激光全息記錄，由此解決目前激光全息記錄材料折射率調(diào)制度不夠，感光 性不好的技術(shù)問(wèn)題。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種全息記錄材料，按照質(zhì)量比 例包括6%?60%的硫化鋅納米粒子、0. 2%?10%的光引發(fā)劑、以及余量的混合光聚合單 體；
[0006] 所述混合光聚合單體為極性光聚合單體與多官能度光聚合單體按照質(zhì)量比 3:1?1:2的混合物；
[0007] 所述硫化鋅納米粒子的平均粒徑在1納米至50納米之間；
[0008] 所述光引發(fā)劑為紫外光引發(fā)劑或可見(jiàn)光引發(fā)劑。
[0009] 優(yōu)選地，所述全息記錄材料，其極性單體為N，N' -二甲基丙烯酰胺、丙烯酸β-羥 基乙酯、甲基丙烯酸β-羥基乙酯、丙烯酸和甲基丙烯酸中的一種或幾種。
[0010] 優(yōu)選地，所述全息記錄材料，其多官能度單體為二甲基丙烯酸乙二醇酯、季戊四醇 三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和超支化丙烯酸酯中的一種或幾種。
[0011] 優(yōu)選地，所述全息記錄材料，其硫化鋅納米粒子表面含有巰基乙醇基團(tuán)。
[0012] 優(yōu)選地，所述全息記錄材料，其可見(jiàn)光引發(fā)劑為3,3' -羰基雙（7-二乙胺香豆 素）和Ν-苯基甘氨酸的混合物、四碘四氯熒光素鈉鹽和Ν-苯基甘氨酸的混合物或雙 (1-(2, 4-二氟苯基）-3-吡咯基）二茂鈦。
[0013] 優(yōu)選地，所述全息記錄材料，其紫外光引發(fā)劑為二（2,6_二甲氧基苯甲 酰）-2, 4, 4-三甲基戊基氧化磷和2羥基-2-甲基-1-苯基丙酮的混合物。
[0014] 按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種應(yīng)用所述全息記錄材料的全息記錄底板，其 特征在于，包括所述全息記錄材料和透明盒，所述透明盒空腔厚度在1微米至1000微米之 間。
[0015] 優(yōu)選地，所述全息記錄底板，其透明盒空腔厚度在5微米至200微米之間。
[0016] 按照本發(fā)明的另一方面，提供了所述全息記錄材料應(yīng)用于激光全息記錄。
[0017] 優(yōu)選地，所述全息記錄材料應(yīng)用于激光全息記錄，激光全息記錄使用的光源波長(zhǎng) 在365納米至532納米之間。
[0018] 總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用有機(jī)材 料和無(wú)機(jī)納米粒子相結(jié)合的全息記錄材料，能夠取得制得的全息光柵折射率調(diào)制度高、衍 射效率高以及角度選擇性好有益效果。以本發(fā)明的高性能有機(jī)-無(wú)機(jī)納米粒子全息記錄材 料制得的全息圖像立體感強(qiáng)、亮度高，穩(wěn)定性好。本發(fā)明所述的全息記錄材料和全息記錄底 板在全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、高端防偽、分布反饋式激光器和傳感器等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是實(shí)施例10的全息圖像照片；
[0020] 圖2是實(shí)施例11的全息圖像照片；
[0021] 圖3是實(shí)施例12的全息圖像照片；
[0022] 圖4是實(shí)施例13制備的全息光柵照片。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0024] 本發(fā)明提供的全息記錄材料，按照質(zhì)量比例包括6%?60%的硫化鋅納米粒子、 0.2%?10%的光引發(fā)劑、以及余量的混合光聚合單體。
[0025] 所述混合光聚合單體為極性光聚合單體與多官能度光聚合單體按照質(zhì)量比 3:1?1:2的混合物。所述的極性單體為Ν，Ν'-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸β -羥基乙酯、甲 基丙烯酸β-羥基乙酯、丙烯酸和甲基丙烯酸中的一種或幾種。所述多官能度單體為二甲 基丙烯酸乙二醇酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和超支化丙烯酸酯中的一 種或幾種。
[0026] 所述硫化鋅納米粒子的平均粒徑在1納米至50納米之間。所述的硫化鋅納米粒 子表面含有巰基乙醇基團(tuán)。硫化鋅為高折射率晶體，其立方閃鋅礦型晶型與六方纖鋅礦型 晶型晶體的折射率分別高達(dá)4. 1和4. 4,且硫化鋅在可見(jiàn)光區(qū)幾乎沒(méi)有吸收，非常適用于制 備高性能光學(xué)材料，但目前未見(jiàn)硫化鋅納米粒子應(yīng)用于全息記錄材料的相關(guān)報(bào)道。本發(fā)明 基于硫化鋅納米粒子的有機(jī)-無(wú)機(jī)納米粒子全息記錄材料具有合成硫化鋅納米粒子的原 料廉價(jià)易得、合成步驟簡(jiǎn)單、納米粒子分散性好、材料感光度高等優(yōu)點(diǎn)。
[0027] 所述光引發(fā)劑為紫外光引發(fā)劑或可見(jiàn)光引發(fā)劑。所述可見(jiàn)光引發(fā)劑為3, 3'-羰基 雙（7-二乙胺香豆素）和N-苯基甘氨酸的混合物、四碘四氯熒光素鈉鹽和N-苯基甘氨酸 的混合物或雙（1-(2,4-二氟苯基）-3-吡咯基）二茂鈦。所述紫外光引發(fā)劑為二（2, 6-二 甲氧基苯甲酰）-2, 4, 4-三甲基戊基氧化磷和2羥基-2-甲基-1-苯基丙酮的混合物。
[0028] 本發(fā)明提供的全息記錄底板，包括所述全息記錄材料和透明盒，所述全息記錄材 料充滿透明盒內(nèi)腔，所述透明盒空腔厚度在1微米至1000微米之間，所述透明盒空腔厚度 優(yōu)選在5微米至200微米之間。所述透明盒優(yōu)選玻璃盒或聚合物盒。
[0029] 本發(fā)明提供的全息記錄材料應(yīng)用于激光全息記錄，可使用本發(fā)明提供的全息記錄 底板，使用的光源波長(zhǎng)在365納米至532納米之間，優(yōu)選442納米。
[0030] 以下為實(shí)施例：
[0031] 實(shí)施例1
[0032] 一種全息記錄材料，按照質(zhì)量比例包括6%的硫化鋅納米粒子、0.2%的光引發(fā)劑、 以及余量的混合光聚合單體。
[0033] 所述混合光聚合單體為極性光聚合單體與多官能度光聚合單體按照質(zhì)量比1:2 的混合物。所述的極性單體為丙烯酸羥基乙酯和丙烯酸，極性單體中丙烯酸羥基 乙酯和丙烯酸的質(zhì)量比為1:1。所述多官能度單體為二甲基丙烯酸乙二醇酯和季戊四醇四 丙烯酸酯，多官能度單體中二甲基丙烯酸乙二醇酯和季戊四醇四丙烯酸酯的質(zhì)量比為1:3。
[0034] 所述硫化鋅納米粒子的平均粒徑為50納米。所述的硫化鋅納米粒子表面含有巰 基乙醇基團(tuán)。
[0035] 所述光引發(fā)劑為可見(jiàn)光引發(fā)劑。所述可見(jiàn)光引發(fā)劑為雙（1_(2, 4-二氟苯 基）-3_吡咯基）二茂鈦。
[0036] 所述全息記錄材料，其制備方法如下：
[0037] 首先，將硫化鋅納米粒子加入到混合單體中，在50攝氏度下超聲30分鐘，使硫 化鋅納米粒子在混合單體中分散均勻，制得分散液。再向該分散液中加入光引發(fā)劑雙 (1-(2, 4-二氟苯基）-3-吡咯基）二茂鈦，避光攪拌均勻，制得全息記錄材料。
[0038] 實(shí)施例2
[0039] 一種全息記錄材料，按照質(zhì)量比例包括36%的硫化鋅納米粒子、2%的光引發(fā)劑、 以及余量的混合光聚合單體。
[0040] 所述混合光聚合單體為極性光聚合單體與多官能度光聚合單體按照質(zhì)量比2:1 的混合物。所述的極性單體為Ν，Ν' -二甲基丙烯酰胺，所述多官能度單體為超支化丙烯酸 酯。
[0041] 所述硫化鋅納米粒子的平均粒徑為5納米，其表面含有巰基乙醇基團(tuán)，可以乙酸 鋅、硫脲以及巰基乙醇等為原料，通過(guò)一鍋法合成。
[0042] 所述光引發(fā)劑為可見(jiàn)光引發(fā)劑。所述可見(jiàn)光引發(fā)劑為3, 3'-羰基雙（7-二乙胺香 豆素和Ν-苯基甘氨酸的混合物。
[0043] 所述全息記錄材料，其制備方法如下：
[0044] 首先，將硫化鋅納米粒子加入到混合單體中，在50攝氏度下超聲30分鐘，使硫化 鋅納米粒子在混合單體中分散均勻，制得分散液。再向該分散液中加入光引發(fā)劑3, 3' -羰 基雙（7-二乙胺香豆素）和Ν-苯基甘氨酸的混合物，避光攪拌均勻，制得全息記錄材料。 硫化鋅納米粒子按照以下步驟合成納米硫化鋅粒子：在三口燒瓶中，加入16. 0克乙酸鋅， 4. 7g硫脲和150毫升Ν，Ν' -二甲基甲酰胺以及8毫升巰基乙醇，攪拌溶解，再在惰性氣體 氛圍下加熱至160°C，回流12小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后濃縮分散液，向濃縮液中加入200毫升無(wú)水 乙醇，得到白色沉淀，離心分離該沉淀并使用甲醇和丙酮洗滌；在真空環(huán)境中干燥該白色沉 淀，得到白色粉末即為硫化鋅納米粒子。
[0045] 實(shí)施例3
[0046] -種全息記錄材料，按照質(zhì)量比例包括60%的硫化鋅納米粒子、3%的光引發(fā)劑、 以及余量的混合光聚合單體。
[0047] 所述混合光聚合單體為極性光聚合單體與多官能度光聚合單體按照質(zhì)量比1:2 的混合物。所述的極性單體為甲基丙烯酸羥基乙酯甲基丙烯酸，極性單體中甲基丙烯 酸β-羥基乙酯甲基丙烯酸的質(zhì)量比為1:1。所述多官能度單體為二甲基丙烯酸乙二醇酯 和季戊四醇三丙烯酸酯，多官能度單體中二甲基丙烯酸乙二醇酯和季戊四醇三丙烯酸酯的 質(zhì)量比為1:4。
[0048] 所述硫化鋅納米粒子的平均粒徑為10納米。所述的硫化鋅納米粒子表面含有巰 基乙醇基團(tuán)。
[0049] 所述光引發(fā)劑為可見(jiàn)光引發(fā)劑。所述可見(jiàn)光引發(fā)劑為四碘四氯熒光素鈉鹽和 Ν-苯基甘氨酸的混合物。
[0050] 所述全息記錄材料，其制備方法如下：
[0051] 首先，將硫化鋅納米粒子加入到混合單體中，在50攝氏度下超聲30分鐘，使硫化 鋅納米粒子在混合單體中分散均勻，制得分散液。再向該分散液中加入光引發(fā)劑四碘四氯 熒光素鈉鹽和Ν-苯基甘氨酸的混合物避光攪拌均勻，制得全息記錄材料。
[0052] 實(shí)施例4
[0053] -種全息記錄材料，按照質(zhì)量比例包括42%的硫化鋅納米粒子、10%的光引發(fā)劑、 以及余量的混合光聚合單體。
[0054] 所述混合光聚合單體為極性光聚合單體與多官能度光聚合單體按照質(zhì)量比3:1 的混合物。所述的極性單體為Ν，Ν'-二甲基丙烯酰胺。所述多官能度單體為季戊四醇四丙 稀fe醋。
[0055] 所述硫化鋅納米粒子的平均粒徑為1納米。所述的硫化鋅納米粒子表面含有巰基 乙醇基團(tuán)。
[0056] 所述光引發(fā)劑為紫外光引發(fā)劑。所述紫外光引發(fā)劑為二（2,6_二甲氧基苯甲 酰）-2, 4, 4-三甲基戊基氧化磷和2羥基-2-甲基-1-苯基丙酮的混合物。
[0057] 所述全息記錄材料，其制備方法如下：
[0058] 首先，將硫化鋅納米粒子加入到混合單體中，在50攝氏度下超聲30分鐘，使硫 化鋅納米粒子在混合單體中分散均勻，制得分散液。再向該分散液中加入光引發(fā)劑二 (2, 6-二甲氧基苯甲酰）-2, 4, 4-三甲基戊基氧化磷和2羥基-2-甲基-1-苯基丙酮的混合 物，避光攪拌均勻，制得全息記錄材料。
[0059] 實(shí)施例5
[0060] -種全息記錄底板，包括如實(shí)施例1所述的全息記錄材料和透明盒，所述全息記 錄材料充滿透明盒內(nèi)腔，所述透明盒空腔厚度為1000微米。所述透明盒為甲基丙烯酸甲酯 聚合物盒。
[0061] 實(shí)施例6
[0062] -種全息記錄底板，包括如實(shí)施例2所述的全息記錄材料和透明盒，所述全息記 錄材料充滿透明盒內(nèi)腔，所述透明盒空腔厚度為10微米。所述透明盒為玻璃盒。
[0063] 實(shí)施例7
[0064] -種全息記錄底板，包括如實(shí)施例3所述的全息記錄材料和透明盒，所述全息記 錄材料充滿透明盒內(nèi)腔，所述透明盒空腔厚度為1微米。所述透明盒為聚碳酸酯聚合物盒。
[0065] 實(shí)施例8
[0066] -種全息記錄底板，包括如實(shí)施例4所述的全息記錄材料和透明盒，所述全息記 錄材料充滿透明盒內(nèi)腔，所述透明盒空腔厚度為200微米。所述透明盒為玻璃盒。
[0067] 實(shí)施例9
[0068] -種全息記錄底板，包括如實(shí)施例3所述的全息記錄材料和透明盒，所述全息記 錄材料充滿透明盒內(nèi)腔，所述透明盒空腔厚度為5微米玻璃盒。
[0069] 實(shí)施例10
[0070] 將實(shí)施例6中的全息記錄底板在442納米激光光源下記錄全息圖像。所記錄的全 息圖像如圖1所示。
[0071] 實(shí)施例11
[0072] 將實(shí)施例8中的全息記錄底板在365納米激光光源下記錄全息圖像。所記錄的全 息圖像如圖2所示。
[0073] 實(shí)施例12
[0074] 將實(shí)施例9中的全息記錄底板在532納米激光光源下記錄全息圖像。所記錄的全 息圖像如圖3所示。
[0075] 實(shí)施例13
[0076] 實(shí)施例5至9中的提供的全息記錄板用于制備全息光柵，均能獲得較高折射率調(diào) 制度，尤其是將實(shí)施例6中的全息記錄板在442納米的激光光源下制備全息光柵。制得的 全息光柵如圖4所示。光柵的衍射效率為95 %，折射率調(diào)制度高達(dá)29 X ΚΓ3。
[0077] 實(shí)施例1至實(shí)施例3中提供的全息記錄材料，均具有較高感光度，經(jīng)計(jì)算，實(shí)施例 2所述全息記錄材料的感光度高達(dá)9. 35cm · πιΓ1。
[0078] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種全息記錄材料，其特征在于，按照質(zhì)量比例包括6%?60%的硫化鋅納米粒子、 0. 2%?10%的光引發(fā)劑、以及余量的混合光聚合單體； 所述混合光聚合單體為極性光聚合單體與多官能度光聚合單體按照質(zhì)量比3:1?1:2 的混合物； 所述硫化鋅納米粒子的平均粒徑在1納米至50納米之間； 所述光引發(fā)劑為紫外光引發(fā)劑或可見(jiàn)光引發(fā)劑。
2. 如權(quán)利要求1所述的全息記錄材料，其特征在于，所述極性單體為Ν，Ν' -二甲基丙 烯酰胺、丙烯酸β-羥基乙酯、甲基丙烯酸β-羥基乙酯、丙烯酸和甲基丙烯酸中的一種或 幾種。
3. 如權(quán)利要求1所述的全息記錄材料，其特征在于，所述多官能度單體為二甲基丙烯 酸乙二醇酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和超支化丙烯酸酯中的一種或幾 種。
4. 如權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的全息記錄材料，其特征在于，所述硫化鋅納米粒子 表面含有疏基乙醇基團(tuán)。
5. 如權(quán)利要求1所述的全息記錄材料，其特征在于，所述可見(jiàn)光引發(fā)劑為3, 3' -羰基 雙（7-二乙胺香豆素）和Ν-苯基甘氨酸的混合物、四碘四氯熒光素鈉鹽和Ν-苯基甘氨酸 的混合物或雙（1-(2,4-二氟苯基）-3-吡咯基）二茂鈦。
6. 如權(quán)利要求1所述的全息記錄材料，其特征在于，所述紫外光引發(fā)劑為二（2, 6-二甲 氧基苯甲酰）-2, 4, 4-三甲基戊基氧化磷和2羥基-2-甲基-1-苯基丙酮的混合物。
7. -種應(yīng)用如權(quán)利要求1至6所述全息記錄材料的全息記錄底板，其特征在于，包括如 權(quán)利要求1至6所述的全息記錄材料和透明盒，所述透明盒空腔厚度在1微米至1000微米 之間。
8. 如權(quán)利要求7所述的全息記錄底板，其特征在于，所述透明盒空腔厚度在5微米至 200微米之間。
9. 如權(quán)利要求1至6所述的全息記錄材料應(yīng)用于激光全息記錄。
10. 如權(quán)利要求8所述的全息記錄材料應(yīng)用于激光全息記錄，其特征在于，激光全息記 錄使用的光源波長(zhǎng)在365納米至532納米之間。
【文檔編號(hào)】C08F220/06GK104109217SQ201410284538
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】解孝林, 倪名立, 廖永貴, 周興平 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)