Oligomery se speciálním výkonem

1.Duálně tuhnoucí oligomery

Pokud oligomer obsahuje dva různé typy aktivních funkčních skupin pro vytvrzování, jako je akrylátová skupina, která může podléhat vytvrzování volnými radikály, a jiná skupina, která může podléhat kationtovému fotovytvrzování, vytvrzování vlhkostí, vytvrzování hydroxylovými skupinami nebo tepelnému vytvrzování, pak se nazývá duálně vytvrzující oligomer.

Použitím epoxidové pryskyřice na bázi bisfenolu A a kyseliny akrylové v esterifikační reakci s otevřením kruhu [molární poměr epoxidové skupiny : karboxylové skupiny = (1,5 ~ 2,0) : 1] se připraví epoxidová akrylátová pryskyřice obsahující epoxidové skupiny. Akrylové skupiny mohou podléhat radikálové polymeraci, zatímco epoxidové skupiny mohou podléhat kationtové fotopolymeraci nebo tepelnému vytvrzování. Výsledky výzkumu ukazují, že mezi těmito dvěma aktivními funkčními skupinami existuje intramolekulární interakce, která může účinně podporovat postup radikálové i kationtové fotopolymerace, čímž se výrazně zlepšuje reakční rychlost a konečná míra konverze a zároveň se výrazně snižuje inhibice kyslíku. Vytvrzený film vytvořený duálně vytvrzovanými oligomery vykazuje lepší mechanické vlastnosti.

Reakcí hexamethylendiisokyanátu s N,N-bis(3-aminopropyltriethoxysilanem) a následnou reakcí s hydroxyethylakrylátem lze připravit polyuretanakrylát siloxanového typu s vlastnostmi volného radikálového fotovytvrzování a duálního vytvrzování vlhkostí. Tento materiál lze použít ve fotovytvrzovatelných konformních povlacích.

Syntéza fenolických epoxidových akrylátových pryskyřic obsahujících epoxidové skupiny vede k materiálům s funkcí volného radikálového fotovytvrzování i tepelného duálního vytvrzování, které lze použít ve fotozobrazitelných pájecích rezistech.

2.Samoiniciační oligomery

Existují dva typy oligomerů se samoiniciačními funkcemi:

1. Samotný oligomer má fotoiniciační schopnost, takže do formulace je třeba přidávat jen málo nebo dokonce žádný další fotoiniciátor.
2. Do oligomeru je zabudována fotoiniciační skupina, která se tak mění na makromolekulární fotoiniciátor, který v přípravku funguje jak jako oligomer, tak jako fotoiniciátor.

Prvním typem samoiniciačního oligomeru je nový produkt vyvinutý americkou společností Ashland. Připravuje se Michaelovou adiční reakcí mezi multifunkčními akrylátovými estery a β-ketoestery (jako je ethylacetoacetát, allylacetoacetát a 2-acetoacetoxyethylmethakrylát). Aktivní methylenový uhlík v β-ketoesteru tvoří novou kovalentní vazbu s koncovým uhlíkem dvojné vazby uhlík-uhlík akrylátu. Karbonylová skupina v β-ketoesteru je vázána na plně substituovaný atom uhlíku. Tato vazba je nestabilní pod ultrafialovým světlem. Po absorpci UV záření se snadno rozpadne, čímž vzniká acetylový volný radikál a další makromolekulární volný radikál, čímž se zajišťuje samoiniciační schopnost.

Proto je v UV nátěrech, inkoustech a lepidlech formulovaných se samoiniciačními oligomery potřeba jen málo nebo žádný další fotoiniciátor. Tím se předejde problémům, jako je zápach, žloutnutí, obtíže s mícháním, srážení, migrace a vysoké náklady spojené s přidáváním tradičních fotoiniciátorů.

Samoiniciační oligomery lze také připravit reakcemi mezi různými akrylátovými estery a různými Michaelovými donory, čímž vzniká řada produktů.

Mezi typy akrylátů patří: akrylát, epoxidový akrylát, polyuretanový akrylát, polyesterový akrylát, silikonový akrylát, melaminový akrylát, perfluoroakrylát, fumarát a maleát. Mezi Michaelovy donory patří: β-ketoestery, β-diketony, β-ketoamidy, β-ketoanilidy a další. Skupina R' v Michaelově donoru může být funkční skupina nebo skupina s dvojitým vytvrzováním.

Druhý typ samoiniciačního oligomeru se většinou připravuje reakcí fotoiniciátorů obsahujících hydroxylovou skupinu (jako je benzoin, 1173, 184, 2959) s oligomery obsahujícími isokyanátové skupiny, čímž se fotoiniciátor naroubuje na oligomer za vzniku makromolekulárního fotoiniciátoru s vestavěnou iniciační skupinou.

Výhody roubovaných fotoiniciačních oligomerů:

1. Rychlost fotovytvrzování se blíží rychlosti konvenčních oligomerů kombinovaných s fotoiniciátory s malými molekulami.
2. Dobrá kompatibilita se systémem.
3. Výrazně snižuje migrační schopnost fotoiniciátoru.
4. Snižuje tvorbu škodlivých produktů fotorozkladu z fotoiniciátoru (jako je benzaldehyd).
5. Fotoiniciátor je netoxický a neškodný, takže je vhodný pro použití v nátěrech a inkoustech pro balení potravin.

Data ukazují, že produkty roubovací reakce fotoiniciátorů výrazně snižují migrační a vyplavovací schopnost fragmentů iniciátoru a také se výrazně snižuje množství benzaldehydu generovaného ve vytvrzeném filmu. Roubování fotoiniciátorů na oligomery proto v podstatě vytváří třídu makromolekulárních fotoiniciátorů, které jsou netoxické a neškodné. Mohou být použity v povlacích a inkoustech pro obaly na potraviny a léčiva. V roce 2006 americký Úřad pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) oznámil, že UV povlaky a inkousty vyrobené za použití makromolekulárních fotoiniciátorů lze použít v tisku obalů na potraviny a léčiva, čímž se zcela změnila předchozí praxe, kdy UV inkousty a povlaky nemohly být použity pro obaly na potraviny a léčiva, a otevírá se nové pole pro aplikace UV inkoustů a povlaků.

3.Oligomery s nízkou viskozitou

Na konci 20. století se objevila nová technologie pro fotovytvrditelné materiály – UV inkoustový tisk. Inkoustový tisk je bezkontaktní metoda tisku, která nevyžaduje tiskové desky. Vytváří obrazy vstřikováním kapiček inkoustu na substrát. Díky úpravě grafiky a textu pomocí počítače a řízení tiskové hlavy pro přesné vstřikování kapiček inkoustu se jedná o plně digitální zobrazovací proces. V současné době je to jedna z nejrychleji se rozvíjejících metod digitálního zobrazování, která nabízí výhody tisku na vyžádání, vysoké rychlosti, vysoké kvality a zářivých barev.

Hlavním spotřebním materiálem pro UV inkoustový tisk je UV inkoust, který vyžaduje nízkou viskozitu, vysokou rychlost vytvrzování, dobrou stabilitu pigmentu a neusazování.