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光敏热显成像材料热显影过程中影响银离子迁移因素的模拟研究

范明明  
【摘要】: 光敏热显成像材料(Photothermographic materials,简称PTG材料)是近年来国际感光界的研究热点之一。PTG材料具有成像质量优异,影像保存稳定性高,干式加工便捷无污染等优点,因此尽管传统的卤化银胶片市场正在逐步萎缩,而具有环境友好特点的PTG材料市场仍有着良好的发展前景。当前,国际感光界的学者正在大力开展对PTG材料成像机理方面的研究。其中美国学者Whitcomb和日本学者Maekawa对于PTG材料热显影过程中银离子的迁移及还原过程进行了深入的分析研究,并提出了不同的见解。 本论文以邻苯二甲酸(PA)与酞嗪(PHZ)为起始原料,采用液相沉淀法合成了PTG材料热显成像过程中可能存在的含银中间体邻苯二甲酸二银(Ag2PA)与[Ag2PHZ2PA·H2O]配合物,通过元素分析、ICP-AES分析对Ag2PA与[Ag2PHZ2PA·H2O]配合物的元素组成进行了确定,采用XRD、FTIR、TG与DSC等方法对Ag2PA与[Ag2PHZ2PA·H2O]进行了表征,确定了其分子结构。通过对PTG材料热显影过程中银离子迁移过程的分析表明,调色剂PA与PHZ在PTG材料热显影过程中起着改变反应历程,降低反应活化能的作用,Maekawa等提出的银离子迁移路线具有一定的合理性。 采用X射线衍射K值分析法,在100~123℃PTG材料热显影温度范围内,研究了山嵛酸银(AgBeh)与PA的固相反应过程。结果表明,AgBeh与PA的固相反应为固态扩散控制过程。在一定的反应时间内,Jander方程能够较好的描述AgBeh与PA的固相反应动力学,反应的表观活化能为84.5 kJ·mol-1,表观频率因子为7.06×107 min-1。AgBeh与PA样品以较小的颗粒度分散于PTG体系中,有利于提高PTG材料的成像速度。通过XRD及FTIR等方法对Ag2PA与PHZ之间的反应进行研究,结果表明Ag2PA与PHZ可以通过固液相反应发生作用,反应物的扩散过程为Ag2PA与PHZ之间反应的控制步骤。 测定了调色剂PA、PHZ与6-异丙基酞嗪在粘合剂PVA中的扩散系数。实验表明,温度越高,调色剂的扩散系数越大。在相同的条件下,PHZ与6-异丙基酞嗪的扩散系数均远大于PA的扩散系数。随着粘合剂浓度的增大,PA、PHZ与6-异丙基酞嗪的扩散系数均有所降低,这种降低的趋势在不同的温度条件下均有体现。 综合分析认为,对于PA—PHZ的调色剂组合体系,决定银离子迁移速率的主要因素为调色剂PA在粘合剂涂层中的扩散行为,适当增加PTG材料的热显影温度、调整涂层结构与配方以缩短调色剂PA在涂层中的有效扩散距离以及降低PTG材料涂层中粘合剂的浓度均有利于提高PTG材料的显影速度,即提高PTG材料的热显影效率;对于PA—6-异丙基酞嗪的调色剂组合体系,在实际的PTG材料热显成像条件下,调色剂6-异丙基酞嗪的扩散行为会对银离子的迁移速率起到一定的限制作用,而这种限制作用有利于获得色调更佳的银影像。 测定了调色剂PA、6-异丙基酞嗪在苯丙乳液粘合剂中的扩散系数并确定了扩散活化能。实验数据显示,PA、6-异丙基酞嗪在苯丙乳液粘合剂中的扩散系数均略大于其在同浓度PVA粘合剂中的扩散系数。


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