專利名稱：高倍速可錄式光盤片的記錄層染料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高倍速可錄式光盤片的記錄層染料，尤指一種改變?nèi)玖媳旧斫Y(jié)構(gòu)，即可提高溶解度、光敏感性及穩(wěn)定性的酞菁染料。
背景技術(shù)：
鑒于時(shí)代的進(jìn)步，信息大量流通，一個(gè)儲(chǔ)存媒體必須具備密度高、體積微小、記錄及再生的速度更快且制作成本低廉才能符合現(xiàn)今科技的潮流，其中磁性儲(chǔ)存媒體已不能滿足需求，而光學(xué)記憶儲(chǔ)存材料是目前研究開發(fā)的目標(biāo)，所以可錄式光記錄媒體在全世界的市場(chǎng)上正快速地成長，每年估計(jì)可達(dá)六十億片以上的需求，且為了適應(yīng)信息的快速發(fā)展，低倍速的光記錄媒體逐漸被高倍速可錄式光盤所取代，然而，在跨入高倍速可錄式光盤燒錄時(shí)，記錄層的特性更為重要，通常應(yīng)用于高倍速可錄式光盤的染料會(huì)產(chǎn)生以下的問題(1)抖動(dòng)率(Jitter)，染料本身結(jié)構(gòu)導(dǎo)致玻璃化轉(zhuǎn)移溫度(Tg)較低，表示染料容易因?yàn)闇囟榷D(zhuǎn)變形態(tài)，造成熱穩(wěn)定性較差，當(dāng)應(yīng)用于記錄媒體時(shí)，其燒錄時(shí)的抖動(dòng)率會(huì)偏高，相對(duì)的塊誤碼率(BLER，Block Error Rate)也會(huì)隨之增加。
(2)光敏感性(穩(wěn)定性)，由于可錄式光盤是利用雷射光在記錄層上熔解有機(jī)染料形成訊號(hào)孔洞(pit)，未受熱部分則形成平臺(tái)(land)，因此，有機(jī)染料的光敏感性影響燒錄后的品質(zhì)，但是，光敏感性愈高，通常穩(wěn)定性較低，如何在光敏感性與穩(wěn)定性間取得平衡，也是相關(guān)研究的重點(diǎn)。
(3)溶解度，有機(jī)染料并需先用溶劑溶解，才能涂布于基板上，然而，用于可錄式光盤的有機(jī)染料由于本身結(jié)構(gòu)，對(duì)于一般溶劑的溶解度均不高，通常必須通過添加助溶劑以提高有機(jī)染料的溶解度。
以下針對(duì)可錄式光盤片的記錄層的相關(guān)研究，做一簡單的整理，常用于可錄式光盤片的染料可分為花青染料(Cyanine dyes)、酞菁染料(Phthalocyanine dyes)、偶氮染料(Azo dyes)。
一、關(guān)于花青染料(Cyanine dyes)的研究，如在已知技術(shù)所申請(qǐng)的結(jié)構(gòu)中是將折射率n介于1.6～4.0、消光系數(shù)k介于0.01～0.45之間的花青染料，應(yīng)用于光記錄媒體的記錄層，然而花青染料(Cyanine dyes)合成成本雖然較低，但染料需額外添加不同的成分化合物如猝滅劑(Quencher)或穩(wěn)定劑，此外制成的光盤記錄材料在耐旋光性、耐熱性、記錄速度、記錄再生特性上均難以滿足市場(chǎng)的要求。
二、再如已知技術(shù)將偶氮染料(Azo dyes)作為高密度可錄式光盤片的記錄層，其記錄層的光吸收度在0.65～0.75之間，然而偶氮染料(Azo dyes)系列，染料合成成本較高、合成及純化的步驟相當(dāng)困難，且染料的溶劑必須采用高單價(jià)的有機(jī)溶劑如TFP及OFP，才能達(dá)到理想的溶解度，所以相關(guān)廠商的接受度不高。
三、為了適應(yīng)目前高倍速的燒錄需求，酞菁染料(Phthalocyanine dyes)廣泛地被用作記錄層的材料，酞菁染料在耐旋光性、耐濕性、耐熱性上有其優(yōu)越性，然而，本身結(jié)構(gòu)所造成溶解度、對(duì)光的敏感性及反射率過低等問題，需通過改變本身結(jié)構(gòu)或添加其它化合物，以改善染料的特性。為提高染料的溶解度，已知技術(shù)中揭示，在酞菁染料主結(jié)構(gòu)上引入氟原子，可增加染料的溶解度及與保護(hù)層間的吸附力，但對(duì)在提高光敏感性上并無益處。
四、為了提高光敏感性及反射率，在已知技術(shù)中揭示，在酞菁染料分枝結(jié)構(gòu)上用長鏈烷基取代鹵素原子，借助長鏈烷基的難燃性，可提高記錄層對(duì)光的敏感性及反射率，降低雷射寫入所需的功率，但是分枝結(jié)構(gòu)為長鏈的烷基取代，因此染料本身的玻璃化轉(zhuǎn)移溫度(Tg)較低，導(dǎo)致其熱穩(wěn)定性差，當(dāng)應(yīng)用于記錄媒體時(shí)，經(jīng)燒錄時(shí)的抖動(dòng)率(Jitter)會(huì)偏高，無法應(yīng)用在CD-R光盤片的燒錄上。
五、如果想要同時(shí)增加染料的溶解度及提高染料的抗熱性，已知技術(shù)中披露，在酞菁染料分子上引入立體障礙大且具有剛性結(jié)構(gòu)的環(huán)狀取代基，但是該染料因?yàn)閷?duì)熱的穩(wěn)定性太高，相對(duì)其對(duì)光的敏感性低，無法應(yīng)用在高倍速的光盤燒錄上。
六、前述的研究顯示，改變?nèi)玖媳旧斫Y(jié)構(gòu)，無法同時(shí)改善溶解度、光敏感性及穩(wěn)定性，相關(guān)研究通過添加其它化合物，用于改善染料本身特性，如已知技術(shù)所示，添加紋孔邊緣控制劑于酞菁染料中，提高熱分解速率，以改善光熱的轉(zhuǎn)換效率，并在記錄時(shí)可降低雷射光照射的功率，符合高倍速燒錄的需求。
綜上所述，已知酞菁染料無法通過改變本身結(jié)構(gòu)方式，同時(shí)改善溶解度、光敏感性及抖動(dòng)率的問題，雖然相關(guān)研究指出可通過添加其它化合物，大幅改善染料的特性，然而卻造成制造步驟及工時(shí)的增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的，在于解決上述的缺陷，為了避免上述缺陷的存在，本發(fā)明提供了一種高倍速可錄式光盤片的記錄層染料，該酞菁染料可通過改變本身結(jié)構(gòu)，同時(shí)改善溶解度、光敏感性及穩(wěn)定度。
本發(fā)明的另一目的在于酞菁染料合成及純化步驟簡單，材料價(jià)格低廉，可大幅降低生產(chǎn)成本，且合成的染料具有良好的耐旋光性、耐熱性、對(duì)UV光有較高的吸光系數(shù)、對(duì)有機(jī)溶劑的溶解度大、涂布加工容易。


圖1是本發(fā)明與已知染料的熱裂解分析圖。
具體實(shí)施例方式
有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明內(nèi)容及技術(shù)內(nèi)容，現(xiàn)將結(jié)合

如下本發(fā)明提供了一種高倍速可錄式光盤片的記錄層染料，該記錄層染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下式(I)所示
其中X可為鹵素原子(氟、氯、溴、碘)、磷氧基、烷基磷氧基、磺酸基、烷基磺酸基、烷基碳酸基、烷基、氧烷基(碳的數(shù)目為1～20個(gè))、氧烯基、硫醇基、烷基硫醇基、二茂鐵化合物。R其中R可為包含1至20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的烷類(如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、新丁基、戊基、異戊基、新戊基、己基、異己基、新己基、環(huán)己基、庚基、辛基、壬基、癸基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、2，3-二甲基丁基、2-己基己基、3-甲基己基、4-甲基己基、5-甲基己基、2，4-二甲基戊基、2-甲基-5-丁基己基、2，5-二甲基己基、6-甲基庚基、2-甲基庚基、2，2-二甲基庚基、4-甲基庚基、5-甲基庚基、3，5-二甲基庚基、2，5-二甲基庚基、2，4-二甲基庚基)、烯類(如乙烯基、丙烯基、丁烯基、異丁烯基、戊烯基、異戊烯基、己烯基、異己烯基、環(huán)己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、2-甲基丁烯基、3-甲基丁烯基、2-甲基戊烯基、3-甲基戊烯基、4-甲基戊烯基、2，3-二甲基丁烯基、2-己基己烯基、3-甲基己烯基、4-甲基己烯基、5-甲基己烯基、2，4-二甲基戊烯基、2-甲基-5-丁基己烯基、2，5-二甲基己烯基、6-甲基庚烯基、2-甲基庚烯基、2，2-二甲基庚烯基、4-甲基庚烯基、5-甲基庚烯基、3，5-二甲基庚烯基、2，5-二甲基庚烯基、2，4-二甲基庚烯基、2，5-二甲基-5-己烯基、2，5-二甲基-1-烯基)、炔類(如乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、異己炔基、環(huán)己炔基、庚炔基、辛炔基、壬炔基、癸炔基、3-甲基丁炔基、3-甲基戊炔基、4-甲基戊炔基)、或包含1至20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的烷氧類(如甲基乙基醚、甲基丙基醚、甲基異丙基醚、甲基丁基醚、甲基異丁基醚、甲基戊基醚、甲基異戊基醚、乙基乙基醚、乙基丙基醚、乙基異丙基醚、乙基丁基醚、乙基異丁基醚、乙基戊基醚、乙基異戊基醚、丙基乙基醚、丙基丙基醚、丙基異丙基醚、丙基丁基醚、丙基異丁基醚、丙基戊基醚、丙基異戊基醚)、鹵烷類(如氯甲基、二氯甲基、三氯甲基、1-氯乙基、1，2-二氯乙基、1，1，2，2-四氯乙基、1-氯丙基、2-氯丙基、1，2-二氯丙基、1，1，2，2-四氯丙基、1-氯丁基、2-氯丁基、1，2-二氯丁基、1，1，2，2-四氯丁基、1-氯戊基、2-氯戊基、1，2-二氯戊基、1，1，2，2-四氯戊基、1-氯己基、2-氯己基、1，2-二氯己基、1，1，2，2-四氯己基、1-氯環(huán)戊基、2-氯環(huán)戊基、1，2-二氯環(huán)戊基、1，1，2，2-四氯環(huán)戊基、1-氯環(huán)己基、2-氯環(huán)己基、1，2-二氯環(huán)己基、1，1，2，2-四氯環(huán)己基、溴甲基、二溴甲基、三溴甲基、1-溴乙基、1，2-二溴乙基、1，1，2，2-溴乙基、1-溴丙基、2-溴丙基、1，2-二溴丙基、1，1，2，2-四溴丙基、1-溴丁基、2-溴丁基、1，2-二溴丁基、1，1，2，2-四溴丁基、1-溴戊基、2-溴戊基、1，2-二溴戊基、1，1，2，2-四溴戊基、1-溴己基、2-溴己基、1，2-二溴己基、1，1，2，2-四溴己基、1-溴環(huán)戊基、2-溴環(huán)戊基、1，2-二溴環(huán)戊基、1，1，2，2-四溴環(huán)戊基、1-溴環(huán)己基、2-溴環(huán)己基、1，2-二溴環(huán)己基、1，1，2，2-四溴環(huán)己基、碘甲基、二碘甲基、三碘甲基、1-碘乙基、1，2-二碘乙基、1，1，2，2-四碘乙基、1-碘丙基、2-碘丙基、1，2-二碘丙基、1，1，2，2-四碘丙基、1-碘丁基、2-碘丁基、1，2-二碘丁基、1，1，2，2-四碘丁基、1-碘戊基、2-碘戊基、1，2-二碘戊基、1，1，2，2-四碘戊基、1-碘己基、2-碘己基、1，2-二碘己基、1，1，2，2-四碘己基、1-碘環(huán)戊基、2-碘環(huán)戊基、1，2-二碘環(huán)戊基、1，1，2，2-四碘環(huán)戊基、1-碘環(huán)己基、2-碘環(huán)己基、1，2-二碘環(huán)己基、1，1，2，2-四碘環(huán)己基、氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、1-氟乙基、1，2-二氟乙基、1-氟丙基、2-氟丙基、1，2-二氟丙基、1-氟丁基、2-氟丁基、1，2-二氟丁基、1-氟戊基、2-氟戊基、1，2-二氟戊基、1-氟己基、2-氟己基、1，2-二氟己基、1-氟環(huán)戊基、2-氟環(huán)戊基、1，2-二氟環(huán)戊基、1-氟環(huán)己基、2-氟環(huán)己基、1，2-二氟環(huán)己基)、鹵烯類(如1-氯乙烯基、1，2-二氯乙烯基、1，1，2，2-四氯乙烯基、1-氯丙烯基、2-氯丙烯基、1，2-二氯丙烯基、1，1，2，2-四氯丙烯基、1-氯丁烯基、2-氯丁烯基、1，2-二氯丁烯基、1，1，2，2-四氯丁烯基、1-氯戊烯基、2-氯戊烯基、1，2-二氯戊烯基、1，1，2，2-四氯戊烯基、1-氯己烯基、2-氯己烯基、1，2-二氯己烯基、1，1，2，2-四氯己烯基、1-溴乙烯基、1，2-二溴乙烯基、1，1，2，2-溴乙烯基、1-溴丙烯基、2-溴丙烯基、1，2-二溴丙烯基、1，1，2，2-四溴丙烯基、1-溴丁烯基、2-溴丁烯基、1，2-二溴丁烯基、1，1，2，2-四溴丁烯基、1-溴戊烯基、2-溴戊烯基、1，2-二溴戊烯基、1，1，2，2-四溴戊烯基、1-溴己烯基、2-溴己烯基、1，2-二溴己烯基、1，1，2，2-四溴己烯基、1-碘乙烯基、1，2-二碘乙烯基、1，1，2，2-四碘乙烯基、1-碘丙烯基、2-碘丙烯基、1，2-二碘丙烯基、1，1，2，2-四碘丙烯基、1-碘丁烯基、2-碘丁烯基、1，2-二碘丁烯基、1，1，2，2-四碘丁烯基、1-碘戊烯基、2-碘戊烯基、1，2-二碘戊烯基、1，1，2，2-四碘戊烯基、1-碘己烯基、2-碘己烯基、1，2-二碘己烯基、1，1，2，2-四碘己烯基)或鹵原子(如氟、氯、溴、碘)的官能團(tuán)等。
實(shí)施例制備酞菁染料本發(fā)明是稱取前趨配位子2-(右型-(+)-9-溴-3-外-烯丙基莰基烴氧基)鄰苯二甲腈(2-(D-(+)-9-Bromo-3-exo-allylborneoxyl)phthalonitrile)化合物5.97克/0.015摩爾，另外，稱取氯化銅0.67克/0.005摩爾，溶于75毫升的正-戊醇中，在通氮?dú)獾那闆r下，慢慢滴入DBU 2.28克/0.015摩爾，然后將溫度升溫至130℃下反應(yīng)21小時(shí)，再將溫度降溫至室溫，加入甲醇溶劑250毫升后靜置，溶液中有綠色沉淀物生成，過濾并烘干之后，將收集到的初產(chǎn)物利用管柱層析的分離方法，管柱內(nèi)填充硅膠化合物，將甲苯用作沖提液，收集極性較小的綠色溶液，經(jīng)減壓濃縮之后可得綠色固體，將綠色固體置于120℃的真空下干燥16小時(shí)，最后可得純產(chǎn)物1.2克/7.3×10-4摩爾，產(chǎn)率為19％，即為本發(fā)明的酞菁染料。
已知酞菁染料的結(jié)構(gòu)如下
為了使審查委員充分了解本發(fā)明與已知酞菁染料的差異，進(jìn)行TG分析實(shí)驗(yàn)與光譜分析。
TG分析實(shí)驗(yàn)測(cè)試條件將樣品以130℃的高溫在真空下烘干16小時(shí)，再稱取樣品約5mg左右用熱重分析儀(TGA)進(jìn)行加熱測(cè)量(儀器品名為TGA/SDTA851e，由梅特勒-托利多公司制造)。
已知與本發(fā)明的熱裂解分析圖，如圖1所示，已知酞菁染料的熱裂解分析曲線為1，本發(fā)明酞菁染料的熱裂解分析曲線為2，本發(fā)明的染料酞菁染料的玻璃化轉(zhuǎn)移溫度Tg＝194℃、Tid＝269℃，相對(duì)于已知酞菁染料玻璃化轉(zhuǎn)移溫度Tg＝256℃、Tid＝345℃，本發(fā)明的玻璃化轉(zhuǎn)移溫度及熱裂解起始溫度明顯低于傳統(tǒng)的酞菁染料。
測(cè)試結(jié)果Tg Tid本發(fā)明的酞菁染料 194℃ 269℃已知酞菁染料 256℃ 345℃可見光吸收?qǐng)D譜分析測(cè)試條件按照二丁醚(Di-n-butyl Ether)和二甲基庚酮(Dimethyl hept anone)為97/3的溶劑來配制溶液，配制濃度分別為0.5％～1.5％，濃度間隔為0.1％，將配制好的溶液用旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)進(jìn)行涂布，轉(zhuǎn)速為5000rpm，如此以涂布成膜，將該涂布于PC基板的薄膜置入紫外-可見光譜儀測(cè)量(儀器名U-2001，由日立制作所制造)，在薄膜的最大吸收峰處，可得一吸收度值名為A0，另外相對(duì)在780nm處可得另一吸收度值名為A1，將A1/A0經(jīng)計(jì)算可得一數(shù)值，該數(shù)值的范圍應(yīng)在0.15～0.17之間，如此可找到不同染料涂布的最佳濃度值。
已知酞菁染料A1/A0值為0.22，本發(fā)明的酞菁染料A1/A0值為0.16，其光敏感性質(zhì)明顯優(yōu)于已知酞菁染料，且A1/A0值介于0.15～0.17之間。
測(cè)試結(jié)果A1 A0 A1/A0本發(fā)明的酞菁染料 0.06 0.370.16已知酞菁染料 0.08 0.360.22綜合以上測(cè)試結(jié)論，本發(fā)明的酞菁染料不僅光敏感性、穩(wěn)定性及溶解度均優(yōu)于已知酞菁染料，而且符合CD-R橘皮書上的規(guī)格要求。
權(quán)利要求
1.一種高倍速可錄式光盤片的記錄層染料，其特征在于，化學(xué)結(jié)構(gòu)如下式(I)所示
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高倍速可錄式光盤片的記錄層染料，其特征在于，所述X為鹵素原子、磷氧基、烷基磷氧基、磺酸基、烷基磺酸基、烷基碳酸基、烷基、氧烷基、氧烯基、硫醇基、烷基硫醇基、二茂鐵化合物中的任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高倍速可錄式光盤片的記錄層染料，其特征在于，所述烷基磷氧基的烷基可為甲基、乙基、丙基、苯基、4-甲基苯基中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高倍速可錄式光盤片的記錄層染料，其特征在于，所述烷基磺酸基的烷基可為甲基、乙基、丙基、苯基、4-甲基苯基中的任一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高倍速可錄式光盤片的記錄層染料，其特征在于，所述氧烷基的碳的數(shù)目為1～20個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高倍速可錄式光盤片的記錄層染料，其特征在于，所述R可為鹵素、氫原子、飽和烷基、不飽和烷基、烴基、炔基、烷氧基等基團(tuán)中的任一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高倍速可錄式光盤片的記錄層染料，其特征在于，所述飽和烷基、不飽和烷基、烴基、炔基、烷氧基等基團(tuán)，其碳的數(shù)目為1～20個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高倍速可錄式光盤片的記錄層染料，其特征在于，所述M為二價(jià)的金屬原子、三價(jià)單取代的金屬原子、四價(jià)雙取代的金屬原子、含氧的金屬原子中的任一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高倍速可錄式光盤片的記錄層染料，其特征在于，所述金屬原子包括鋁、硅、鈣、鎘、鈦、釩、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鍺、鉬、銠、釕、鈀、銦、錫、鉑、和鉛中的任一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高倍速可錄式光盤片的記錄層染料，該記錄層染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下式(I)所示，經(jīng)過適當(dāng)有機(jī)溶劑配制可作為一高倍速可錄式光盤片(CD－R)的記錄層染料，該染料具有良好的耐旋光性、耐熱性、對(duì)UV光有較高的吸光系數(shù)、對(duì)有機(jī)溶劑的溶解度大、涂布加工容易，由該染料制成的可錄式光盤片(CD－R)具有良好的耐旋光性、耐熱性、記錄速度快、記錄再生特性優(yōu)良，在工業(yè)上非常有價(jià)值。
文檔編號(hào)G11B7/24GK1614700SQ200310104298
公開日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2003年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月6日
發(fā)明者杜啟仁, 張縣裕, 陳俞羽, 蔡靜茵, 連培根 申請(qǐng)人:祥德科技股份有限公司