Oligomeri za posebne zmogljivosti

1.Dvojno strjevalni oligomeri

Če oligomer vsebuje dve različni vrsti aktivnih funkcionalnih skupin za strjevanje, kot sta akrilatna skupina, ki se lahko strjuje s prostimi radikali, in druga skupina, ki se lahko strjuje s kationsko fotostrjevanjem, vlago, hidroksilom ali toploto, se imenuje dvojno strjevalni oligomer.

Z uporabo epoksi smole bisfenola A in akrilne kisline v reakciji esterifikacije z odpiranjem obroča [epoksi skupina : karboksilna skupina = (1,5 ~ 2,0) : 1, molsko razmerje] se pripravi epoksi akrilatna smola, ki vsebuje epoksi skupine. Akrilne skupine se lahko polimerizirajo s prostimi radikali, epoksi skupine pa s kationsko fotopolimerizacijo ali termično strjevanjem. Rezultati raziskav kažejo, da obstaja intramolekularna interakcija med tema dvema aktivnima funkcionalnima skupinama, ki lahko učinkovito spodbuja napredovanje tako prosto radikalne kot kationske fotopolimerizacije, kar znatno izboljša hitrost reakcije in končno stopnjo pretvorbe, hkrati pa močno zmanjša inhibicijo kisika. Strjen film, ki ga tvorijo dvojno strjevalni oligomeri, kaže boljše mehanske lastnosti.

Z reakcijo heksametilen diizocianata z N,N-bis(3-aminopropiltrietoksisilanom), ki ji sledi reakcija s hidroksietil akrilatom, lahko pripravimo poliuretanski akrilat siloksanskega tipa z lastnostmi fotostrjevanja s prostimi radikali in dvojnega strjevanja z vlago. Ta se lahko uporablja v fotostrdljivih konformnih premazih.

Sinteza fenolnih epoksi akrilatnih smol, ki vsebujejo epoksi skupine, ima za posledico materiale s funkcijo fotostrjevanja s prostimi radikali in termičnega strjevanja z dvojnim strjevanjem, ki jih je mogoče uporabiti v fotosenzibilnih spajkalnih uporih.

2.Samoiniciacijski oligomeri

Obstajata dve vrsti oligomerov s samoiniciacijskimi funkcijami:

1. Oligomer sam po sebi ima fotoiniciacijsko sposobnost, zato je v formulacijo treba dodati malo ali celo nič dodatnega fotoiniciatorja.
2. Fotoiniciacijska skupina je vključena v oligomer, ki ga spremeni v makromolekularni fotoiniciator, ki v formulaciji deluje tako kot oligomer kot fotoiniciator.

Prva vrsta samoiniciacijskega oligomera je nov izdelek, ki ga je razvilo ameriško podjetje Ashland. Pripravlja se z Michaelovo adicijsko reakcijo med večfunkcijskimi akrilatnimi estri in β-ketoestri (kot so etil acetoacetat, alil acetoacetat in 2-acetoacetoksietil metakrilat). Aktivni metilenski ogljik v β-ketoestru tvori novo kovalentno vez s terminalnim ogljikom dvojne vezi ogljik-ogljik akrilata. Karbonilna skupina v β-ketoestru je vezana na popolnoma substituiran atom ogljika. Ta vez je nestabilna pod ultravijolično svetlobo. Po absorpciji UV-svetlobe se zlahka prekine, pri čemer nastane acetilni prosti radikal in drug makromolekularni prosti radikal, s čimer se zagotovi sposobnost samoiniciacije.

Zato je pri UV-premazih, črnilih in lepilih, formuliranih s samoiniciacijskimi oligomeri, potrebno malo ali nič dodatnega fotoiniciatorja. S tem se izognemo težavam, kot so vonj, rumenenje, težave pri mešanju, obarjanje, migracija in visoki stroški, povezani z dodajanjem tradicionalnih fotoiniciatorjev.

Samoiniciacijske oligomere lahko pripravimo tudi z reakcijami med različnimi akrilatnimi estri in različnimi Michaelovimi donorji, pri čemer nastane vrsta produktov.

Vrste akrilatov vključujejo: akrilat, epoksi akrilat, poliuretan akrilat, poliestrski akrilat, silikonski akrilat, melamin akrilat, perfluoroakrilat, fumarat in maleat. Michaelovi donorji vključujejo: β-ketoestre, β-diketone, β-ketoamide, β-ketoanilide in druge. Skupina R' v Michaelovem donorju je lahko funkcionalna skupina ali skupina z dvojnim strjevanjem.

Druga vrsta samoiniciacijskega oligomera se večinoma pripravi z reakcijo fotoiniciatorjev, ki vsebujejo hidroksil (kot je benzoin, 1173, 184, 2959), z oligomeri, ki vsebujejo izocianatne skupine, s čimer se fotoiniciator cepi na oligomer in ustvari makromolekularni fotoiniciator z vgrajeno iniciacijsko skupino.

Prednosti cepljenih fotoiniciacijskih oligomerov:

1. Hitrost fotostrjevanja je blizu hitrosti običajnih oligomerov v kombinaciji z fotoiniciatorji z majhnimi molekulami.
2. Dobra združljivost s sistemom.
3. Znatno zmanjša migracijsko sposobnost fotoiniciatorja.
4. Zmanjša nastajanje škodljivih produktov fotorazgradnje iz fotoiniciatorja (kot je benzaldehid).
5. Fotoiniciator je nestrupen in neškodljiv, zato je primeren za uporabo v premazih in črnilih za embalažo živil.

Podatki kažejo, da produkti cepljenja fotoiniciatorjev močno zmanjšajo migracijsko in izluževalno sposobnost fragmentov iniciatorjev, znatno pa se zmanjša tudi količina benzaldehida, ki nastane v utrjenem filmu. Zato cepljenje fotoiniciatorjev na oligomere v bistvu ustvari razred makromolekularnih fotoiniciatorjev, ki so nestrupeni in neškodljivi. Uporabljajo se lahko v premazih in črnilih za embalažo za živila in farmacevtske izdelke. Leta 2006 je ameriška Uprava za hrano in zdravila (FDA) objavila, da se lahko UV-premaz in črnila, izdelana z uporabo makromolekularnih fotoiniciatorjev, uporabljajo pri tiskanju embalaže za živila in farmacevtske izdelke, kar je popolnoma spremenilo prejšnjo prakso, kjer UV-črnil in premazov ni bilo mogoče uporabljati za embalažo za živila in farmacevtske izdelke, ter odprlo novo področje za uporabo UV-črnil in premazov.

3.Oligomeri z nizko viskoznostjo

Konec 20. stoletja se je pojavila nova tehnologija za fotostrdljive materiale – UV-brizgalno tiskanje. Brizgalno tiskanje je brezkontaktna metoda tiskanja, ki ne zahteva tiskarskih plošč. Slike se oblikujejo z izmetanjem kapljic črnila na podlago. Z urejanjem grafike in besedila prek računalnika in krmiljenjem tiskalne glave za natančno izmetanje kapljic črnila gre za popolnoma digitalni postopek slikanja. Trenutno je ena najhitreje razvijajočih se metod digitalnega slikanja, ki ponuja prednosti tiskanja na zahtevo, visoke hitrosti, visoke kakovosti in živahnih barv.

Glavni potrošni material za UV-brizgalno tiskanje je UV-brizgalno črnilo, ki zahteva nizko viskoznost, visoko hitrost strjevanja, dobro pigmentno stabilnost in odsotnost sedimentacije.