甲川基
專利號
98110969.1申請日
1998.07.20名稱
用於染料雷射器的固體染料雷射介質及其製備方法
相關資料
紡織分類甲川基或多甲川基染料
地址201800上海市800－211郵政信箱
發明(設計)人姜中宏;張勤遠;胡麗麗國際申請
國際公布進入國家日期
機構上海華東專利事務所代理人李蘭英
介紹一種用於染料雷射器的固體染料雷射介質及其製備方法。固體染料雷射介質含有在含矽的或含鈦的有機無機複合凝膠玻璃的基質中摻雜作為染料的吡咯甲川氟硼酸鹽絡合物。採用的製備方法是兩步水解的溶膠凝膠法。本發明的固體染料雷射介質光化學穩定性好，用於染料雷射器上，雷射轉換效率高，雷射輸出斜率效率大於６０％，是已有技術的３倍。使用壽命長，是已有技術的１．５倍。雷射波長可調諧範圍大於５０納米，雷射輸出閾值小，而表面雷射損傷閾值較高。
花菁（cyanine），由日本的TAIYOYUDEN公司研究並最早以此材料生產出CD－R碟片，橘皮書在制定時便以此為依據制定。大多數的CD-R刻錄機是參考花菁的特性而設計和測試,而現今CD-R光碟片的工廠也大多使用花菁染料。這類染料的分子內部含有由甲川基(CH)n組成的共軛鏈，n可為奇數或偶數。共軛鏈兩端或鏈中間連有雜環、芳環化合物、環烯化合物等與共軛鏈組成一個大的共軛體系，分子內部的氫可被一定數目的各類取代基取代。這類化合物的最大吸收波長均在紅外區和近紅外區。它的最大吸收波長與甲川基鏈的長短有關，每增加兩個甲川基，花菁染料的吸收峰大約向長波方向移100nm。花菁染料的克分子消光係數很大，即使很小的能量(約0.5nJ/bit)也可燒蝕出明顯的小坑，可獲得較高的信噪比，因而這類染料被大量套用於寫一次型光碟記錄。這類染料，特別是直鏈類對光和熱的穩定性較差，在光照下，很易被單線態氧所氧化。為增加其穩定性，亞甲基染料中可引入拉電子基團或者環體結構。四方酸衍生物是花菁染料中一種比較新的化合物，它作為光記錄材料，具有明顯的優點。花菁染料的光氧化反應可以通過添加金屬蟄合物(Chelate)來淬滅單線態氧而提高花菁染料的穩定性。加入淬滅劑後光氧化反應速率常量下降很多，因此在CD-R光碟製作中必須添加淬滅劑。要製備花菁染料薄膜，首先要將花菁染料和淬滅劑與聚乙烯醇(PVA)溶入二丙酮醇中，當溶解完畢後經過過濾，用鏇塗法在PC塑膠盤基上製成薄膜。從花菁染料在溶液中和在PVA薄膜中的光吸收光譜曲線，可以看出在薄膜中光吸收峰變寬並向長波移動。花菁薄膜在雷射記錄波長(780nm)的折射率（n）為2.4，吸收係數(k)為0.7cm-1。
酞菁染料
酞菁染料（Phthalocyanine）是由MitsuiToatsu（三井）化學公司首先發明了此類染料並和Kodak（柯達）公司聯合研製了此類CD－R碟片。優點是抗光性很好，可延長存放數據的時間。酞菁染料的化學分子式如圖4所示。酞菁分子結構是由16個原子組成的高化學穩定性的共軛體系，學名為四氯雜苯並。其中，金屬離子(M)和取代基(X)可以被替換，從而改變酞菁染料的光學和光譜性質。這類化合物被證明是寫一次型光碟中很有前途的記錄材料，它的廣譜性好，對紫外、可見及近紅外都很靈敏，從化學穩定性和光吸收強度來看是一個很好的光吸收劑，它的主要缺點是溶解性很差。但可通過在周邊引入大的基團如叔丁基、長鏈的醇酯及聚酯增加其溶解度。其中雙軸向、邊周、邊周及軸向同時取代的萘矽酞菁尤其引人注目，不但合成成本低，且性能優越。多家外國公司的商品化光碟採用了酞菁類染料作為記錄介質。專利上報導的可用於寫一次型光碟的酞菁染料幾乎囊括了所有類型的酞菁，但主要以有取代基的金屬酞菁為主。由於酞菁染料的分子結構與其和高聚物一起形成記錄層後的讀寫性能的關係不是很明確，酞菁染料的成功選擇很大程度上要K嘗試法。酞菁染料的選擇一般可從以下兩個方面考慮：
1.溶解性。染料在用於鏇塗的非極性溶劑中的溶解度應大於2％。
2.吸收波長。有機溶劑中酞菁的最大吸收波長應在680nm~730nm之間，成膜後由於紅移使吸收峰變為730nm左右。未取代酞菁一般不溶於有機溶劑，使得提純和鏇轉塗膜變得困難，另外空心酞菁的吸收波長也偏低，不適於作為目前的寫一次型光碟記錄介質，需要對分子作以下兩個方面的改性：
