Oligoméry so špeciálnym výkonom

1.Duálne vytvrdzujúce oligoméry

Ak oligomér obsahuje dva rôzne typy aktívnych funkčných skupín na vytvrdzovanie, ako napríklad akrylátovú skupinu, ktorá môže podliehať vytvrdzovaniu voľnými radikálmi, a inú skupinu, ktorá môže podliehať katiónovému fotovytvrdzovaniu, vytvrdzovaniu vlhkosťou, vytvrdzovaniu hydroxylovými skupinami alebo tepelnému vytvrdzovaniu, nazýva sa oligomér s dvojitým vytvrdzovaním.

Použitím epoxidovej živice na báze bisfenolu A a kyseliny akrylovej v esterifikačnej reakcii s otvorením kruhu [molárny pomer epoxidovej skupiny : karboxylové skupiny = (1,5 ~ 2,0) : 1] sa pripraví epoxidová akrylátová živica obsahujúca epoxidové skupiny. Akrylové skupiny môžu podliehať radikálovej polymerizácii, zatiaľ čo epoxidové skupiny môžu podliehať katiónovej fotopolymerizácii alebo tepelnému vytvrdzovaniu. Výsledky výskumu ukazujú, že medzi týmito dvoma aktívnymi funkčnými skupinami existuje intramolekulárna interakcia, ktorá môže účinne podporovať priebeh radikálovej aj katiónovej fotopolymerizácie, čím sa výrazne zlepšuje reakčná rýchlosť a konečná miera konverzie a zároveň sa výrazne znižuje inhibícia kyslíka. Vytvrdený film vytvorený dvojito vytvrdzujúcimi oligomérmi vykazuje lepšie mechanické vlastnosti.

Reakciou hexametyléndiizokyanátu s N,N-bis(3-aminopropyltrietoxysilánom) a následnou reakciou s hydroxyetylakrylátom je možné pripraviť polyuretánakrylát siloxánového typu s vlastnosťami dvojitého vytvrdzovania radikálmi a vytvrdzovania vlhkosťou. Tento materiál je možné použiť vo fotovytvrdzovateľných konformných náteroch.

Syntéza fenolických epoxidových akrylátových živíc obsahujúcich epoxidové skupiny vedie k materiálom s funkciami fotovytvrdzovania voľnými radikálmi aj tepelného vytvrdzovania s dvojitým vytvrdzovaním, ktoré možno použiť vo fotozobraziteľných spájkovacích rezistoch.

2.Samoiniciačné oligoméry

Existujú dva typy oligomérov so samoiniciačnými funkciami:

1. Samotný oligomér má fotoiniciačnú schopnosť, takže do formulácie je potrebné pridať len málo alebo dokonca žiadny ďalší fotoiniciátor.
2. Fotoiniciačná skupina je zabudovaná do oligoméru, čím sa zmení na makromolekulárny fotoiniciátor, ktorý vo formulácii funguje ako oligomér aj ako fotoiniciátor.

Prvý typ samoiniciačného oligoméru je nový produkt vyvinutý americkou spoločnosťou Ashland. Pripravuje sa Michaelovou adičnou reakciou medzi multifunkčnými akrylátovými estermi a β-ketoestermi (ako je etylacetoacetát, allylacetoacetát a 2-acetoacetoxyetylmetakrylát). Aktívny metylénový uhlík v β-ketoesteri tvorí novú kovalentnú väzbu s koncovým uhlíkom dvojitej väzby uhlík-uhlík akrylátu. Karbonylová skupina v β-ketoesteri je viazaná na plne substituovaný atóm uhlíka. Táto väzba je nestabilná pod ultrafialovým svetlom. Po absorpcii UV svetla sa ľahko rozpadne, čím vzniká acetylový voľný radikál a ďalší makromolekulárny voľný radikál, čím sa zabezpečuje samoiniciačná schopnosť.

Preto v UV náteroch, atramentoch a lepidlách formulovaných so samoiniciačnými oligomérmi je potrebný len malý alebo žiadny ďalší fotoiniciátor. Tým sa predíde problémom, ako je zápach, žltnutie, ťažkosti s miešaním, zrážanie, migrácia a vysoké náklady spojené s pridávaním tradičných fotoiniciátorov.

Samoiniciačné oligoméry sa môžu pripraviť aj reakciami medzi rôznymi akrylátovými estermi a rôznymi Michaelovými donormi, čím vzniká séria produktov.

Medzi typy akrylátov patria: akrylát, epoxidový akrylát, polyuretánový akrylát, polyesterový akrylát, silikónový akrylát, melamínový akrylát, perfluórakrylát, fumarát a maleát. Medzi Michaelove donory patria: β-ketostery, β-diketóny, β-ketoamidy, β-ketoanilidy a ďalšie. Skupina R' v Michaelovom donore môže byť funkčná skupina alebo skupina s dvojitou väzbou.

Druhý typ samoiniciačného oligoméru sa väčšinou pripravuje reakciou fotoiniciátorov obsahujúcich hydroxylovú skupinu (ako je benzoín, 1173, 184, 2959) s oligomérmi obsahujúcimi izokyanátové skupiny, čím sa fotoiniciátor naočkuje na oligomér a vzniká makromolekulárny fotoiniciátor so zabudovanou iniciačnou skupinou.

Výhody vrúbľovaných fotoiniciačných oligomérov:

1. Rýchlosť fotovytvrdzovania je blízka rýchlosti konvenčných oligomérov kombinovaných s fotoiniciátormi s malými molekulami.
2. Dobrá kompatibilita so systémom.
3. Výrazne znižuje migračnú schopnosť fotoiniciátora.
4. Znižuje tvorbu škodlivých produktov fotorozkladu z fotoiniciátora (ako je benzaldehyd).
5. Fotoiniciátor je netoxický a neškodný, vďaka čomu je vhodný na použitie v náteroch a atramentoch na balenie potravín.

Údaje ukazujú, že produkty reakcie štepenia fotoiniciátorov výrazne znižujú migračnú a vylúhovaciu schopnosť fragmentov iniciátora a množstvo benzaldehydu vytvoreného vo vytvrdenom filme sa tiež výrazne znižuje. Preto štepenie fotoiniciátorov na oligoméry v podstate vytvára triedu makromolekulárnych fotoiniciátorov, ktoré sú netoxické a neškodné. Môžu sa použiť v náteroch a atramentoch na balenie potravín a farmaceutických výrobkov. V roku 2006 americký Úrad pre kontrolu potravín a liečiv (FDA) oznámil, že UV nátery a atramenty vyrobené s použitím makromolekulárnych fotoiniciátorov sa môžu použiť pri tlači obalov potravín a farmaceutických výrobkov, čím sa úplne zmenila predchádzajúca prax, kde sa UV atramenty a nátery nemohli používať na balenie potravín a farmaceutických výrobkov, a otvorilo sa nové pole pre aplikácie UV atramentov a náterov.

3.Oligoméry s nízkou viskozitou

Koncom 20. storočia sa objavila nová technológia pre fotovytvrditeľné materiály – UV atramentová tlač. Atramentová tlač je bezkontaktná metóda tlače, ktorá nevyžaduje tlačové dosky. Vytvára obrazy striekaním kvapôčok atramentu na substrát. Úpravou grafiky a textu pomocou počítača a riadením tlačovej hlavy na presné striekanie kvapôčok atramentu ide o plne digitálny zobrazovací proces. V súčasnosti je to jedna z najrýchlejšie sa rozvíjajúcich metód digitálneho zobrazovania, ktorá ponúka výhody tlače na požiadanie, vysokej rýchlosti, vysokej kvality a živých farieb.

Hlavným spotrebným materiálom pre UV atramentovú tlač je UV atrament, ktorý vyžaduje, aby atrament mal nízku viskozitu, vysokú rýchlosť vytvrdzovania, dobrú stabilitu pigmentu a aby nedochádzalo k sedimentácii.