[发明专利]可电离辐射成象的感光聚合物组合物

说明书

发明领域

本发明公开了基本由下列化合物组成的组合物：(1)反应性单体，(2)多官能团交联剂，及至少(3)射线增感剂，(4)聚合物粘合剂，或(5)填料(含有粘合剂)，其在曝光于电离辐射，如X射线、电子束、离子束和γ射线时可被成象聚合/交联。本发明还公开了使用这些组合物进行陶瓷显微制造、立体平版印刷(stereolithography)及作为X射线、电子束和离子束平版印刷术中光刻胶的方法。

发明背景

UV-VIS-IR-敏感感光聚合物组合物广泛用于平版印刷、形象艺术、立体平版印刷和印刷及出版领域的许多应用中。所有这些应用均要求可被聚合成象的材料；即聚合反应在空间上被限制在被光子辐照的区域以使输入图象保持良好的保真度和空间分辨力。由于光量子的短穿透深度(在吸收介质中)和散射问题，这些应用中通常要求使用较薄的透明感光聚合物薄膜。对于这项技术不透明的介质是很成问题的。例如，常规的感光聚合物技术不适于陶瓷材料的形成图案。

这些问题可通过研制有用的X射线敏感感光聚合物而解决。X射线具有较深的穿透深度并且在平版印刷的情况下能够获得比基于光学技术更好的空间分辨力。不幸的是，就本发明人所知，尚未研制出在相当短的持续时间内通过较低强度X射线束可聚合成象的材料。有机物具有非常低的X射线吸收系数而且聚合反应即使可被X射线引发也倾向于是低效率的并且要求使用非常长的暴露时间或高功率X射线源，如同步辐射。此外，对于要求空间分辨力的应用，聚合反应在空间上必须限制在辐照区域。

如果这些材料存在则X射线敏感感光聚合物存在许多潜在的应用。陶瓷和金属的显微制造(例如等离子体平板显示器的阻挡凸缘加工；S.W.Depp和W.E.Howard,Sci.Amer.260,40,1993年3月)、立体平版印刷(3D-立体目标建模)(D.C.Neckers,Chemtech,10月号，615页，1990)及用于X射线或电子束或离子束平版印刷术的光刻胶(C.Grant Wilson的《微刻绪论》,L.F.Thompson,C.G.Wilson和M.J.Bowden编，1994,American ChemicalSociety，第3章，139页)只是一些实例。其它的应用包括X射线接触显微镜(Applied Physics Letters,72,258(1998),A.C.Cefalas,P.Argitis,Z.Kollia,E.Sarantopoulou,T.W.Ford,A.D.Stead,A.Marranca,C.N.Danson,J.Knott和D.Neely)和制造具有光子带隙性能的光子晶体(Science,281,802(1998),J.E.G.J.Wijnhoven和W.L.Vos)。

用电离辐射引发化学反应的基本原则可见A.J.Swallow的“辐射化学”,Wiley,1973；及M.S.Matheson和L.M.Dorfman的“脉冲辐解”,MIT Press,1969。此处限定电离辐射包括X射线、γ射线、中子、带电粒子(粒子束)和电子束。用电离辐射辐照物体可产生激发态、自由基、阳离子和阴离子。在适当条件下，这些反应性物种可引发化学反应如聚合、交联和键断裂。