Низкомолекулярные соли диазония
Соли арилдиазония способны вступать в фотохимические реакции, большинство которых в конечном итоге приводит к продуктам, не содержащим диазоазота. Если потенциал ионизации растворителя или вещества среды велик, то при фотолизе соли диазония образуют продукты замещения диазогруппы остатком растворителя (среды); их появление связывают с ионным распадом арилдиазония:
ftv
ArN£ ------ ► Ar+ + N2
Ar+ + R—H —> ArR + H+
С помощью флеш-фотолиза наблюдали арильные катионы, образованные преимущественно из 4-диалкиламинофенилдиазониев; их строение отвечает частице с одним электроном на др2-гибридной орбитали С1 и одним электроном в я-системе [1]. Наиболее эффективно идет фотолиз при освещении в главной полосе спектра диазония, которая отвечает заселению второго возбужденного син - глетного состояния [2].
В средах с активными электронодонорами первой стадией фо- топреврашений арилдиазония является перенос электрона, возможно, с образованием диазенильного радикала. Его не удалось строго доказать, хотя существует мнение о реальности этой частицы. Арилдиазенильный радикал отщепляет азот и дает арильный радикал, который во многих случаях идентифицирован. Последний, отрывая водород от вещества среды, дает продукты восстановления диазосоединения. Они гладко образуются, например, при фотолизе арилдиазониев в спиртах. Радикальный фотораспад
солей диазония может быть цепным [3]:
[ArNj]* + R—Н —> ArN2 • + . R—Н ArN2. —► Ar • + N2 Ar. + R—Н —> ArH + R.
У арилдиазониев с сильными электроноакцепторными заместителями из-за больших окислительных свойств преобладает радикальный путь распада; у них квантовый выход выделения азота меньше, чем у солей диазония с донорными заместителями в ядре; у разных диазониев он колеблется в пределах от 0,1 до почти 1,0, если распад нецепной. Различную фотохимическую активность «-N02 и /г-(С2Н5)2]Ч-производных связывают с неодинаковой электронной природой их первого возбужденного состояния [4]. Известны добавки, которые промотируют фоторазложение солей диазония, например, в твердой фазе эффективны соли замещенного в ядре М, М'-диметиланилина [европ. пат. 0043716].
Фотолиз арилдиазониев в различных полимерах приводит к изменению их свойств, в большинстве случаев — к понижению растворимости. Это связывают со сшиванием полимеров. Полагают, что образовавшиеся из арилдиазониев радикалы могут инициировать цепную полимеризацию [см. например, 5; пат. ГДР 206436]. Такое «дубление» полимеров продуктами фотолиза солей диазония давно нашло применение при создании копировальных материалов. Для этого на какой-либо подложке создают из раствора тонкий слой соли арилдиазония и полимера; после фотолиза через шаблон экспонированные участки слоя чаще всего теряют растворимость, что позволяет при жидкостном проявлении получать рельеф, отвечающий негативу шаблона. В случае олеофильного и механически прочного рельефа гидрофильных незащищенных слоем участков подложки получают печатную форму для плоской (офсетной) печати; если рельеф стоек к травлению, то он может служить резистом для изготовления форм высокой и глубокой печати на би - и триметал - ле, а также в радиоэлектронике при создании интегральных схем. Слой на подходящей подложке готовят вне производства, и готовые к экспонированию пластины («предварительно очувствленные пластины») могут храниться до момента применения от нескольких месяцев до нескольких лет. Вследствие доступности, дешевизны, относительной простоты и надежности в работе предварительно очувствленные пластины на солях диазония, особенно на полимерных («диазосмолах»), нашли широкое применение для создания форм плоской, глубокой и высокой печати.
Очевидно, свойства слоя и готовых форм на его основе (лио - фильность, адгезия к подложкам, механические характеристики, тиражеустойчивость, сохранность исходных пластин, уровень сложности при работе) зависят главным образом от строения двух основных компонентов — соли диазония и полимера. Поэтому их химии, технологии и другим вопросам посвящено большинство патентуемых технических разработок,
Применяемые соли диазония, как правило, чувствительны к длинноволновому УФ - и ближнему видимому свету. Поэтому работы с неэкспонированным и непроявленным материалом проводят при неактиничном желтом освещении. Поскольку полимеры и подложки обычно также не окрашены, то для цветового контраста подложки и слоя в него вводят краситель. Для того чтобы сразу после экспонирования создать ясный цветовой контраст между фотолизованными участками и исходным слоем, в него вводят еще и индикаторный краситель-основание, который резко меняет цвет при солеобразовании с кислотой, выделяющейся при фоторазложении диазосоединения. Рекомендуются красители с зоной перехода при pH от 2 до 5, среди них л-фенилазодифениламин. Метиловый оранжевый, Бромфеноловый синий, Крезоловый красный, Феноловый красный и т. д. Красители выбирают с учетом строения аниона и катиона светочувствительного диазосоединения [пат. Великобритании 1041463, 2100874].
Кроме красителей, в слой можно дополнительно вводить стабилизаторы, сенсибилизаторы, пластификаторы, ПАВ, наполнители, кислоты.
Относительно простые соли диазония при фотолизе могут давать полимерные продукты, образующие достаточно стабильные рельефы. Так, смесь хлорцинката 4-диазодифениламина или 2-ди - азокарбазола с 5—10 % (по массе) поливинилфосфоновой кислоты на подготовленной алюминиевой подложке дает после фотолиза и проявления водой с добавкой гуммиарабика хорошую негативную печатную форму [пат. США 3179518; пат. Великобритании 1019919]; одновременно патентуются и бисдиазосоединения с сульфонамид - ными группами:
Сочетание относительно простой по строению высокочувствительной соли диазония, имеющей /г-диалкиламиногруппу в ядре, с красителем-сенсибилизатором обеспечивает фотополимеризацию ненасыщенных соединений, например акриламида и его производных [пат. ФРГ 1235742]. Таких фотополимерных Систем известно множество.
Для сшивания в слоях различных полимеров фирма Fuji (Япония) патентует соли бисдиазония на основе смлш-триазина [например, пат. Великобритании 1460978]: |
N(C2H4OH)2 |