UV 잉크젯에서 일반적으로 사용되는 UV 모노머에 대한 데이터 소개

자외선 경화 모노머에는 많은 종류가 있으며 분류 방법도 복잡합니다. 예를 들어 경화 반응 메커니즘에 따라 자유 라디칼 경화 유형과 양이온 경화 유형으로 나눌 수 있으며 반응에 관여하는 작용기의 수에 따라 단기능, 이기능, 삼기능 및 다기능 모노머로 나눌 수 있습니다. 이 글에서는 UV 잉크젯 제형 설계에 종사하는 친구들에게 영감이나 도움을 주고자 다음 다이어그램을 사용하여 분류하고자 합니다.

현재 아크릴레이트와 일부 질소 함유 모노머는 자외선 경화 잉크젯에 널리 사용되고 있습니다. 따라서 이 문서에서는 이러한 모노머를 요약하는 데 중점을 둡니다.

잉크젯 제형 설계에 익숙한 친구들은 모노머 냄새, 희석 및 Tg 포인트가 더 중요한 데이터라는 것을 알고 있습니다.

일반적으로 모노머의 냄새와 관련된 요인 (냄새) 아크릴 레이트의 분자량은 작지만 냄새가 거의 없습니다. 가만히 생각해보면 분자 사이에 수소 결합이 형성되어 있어 빠져나가기 어렵다는 것을 알 수 있기 때문에 단량체의 냄새가 큰 경우 물질의 증기압 데이터로 판단해야 합니다. 증기압이 높을수록 물질이 쉽게 방출되기 때문에 우리가 받을 수 있는 물질의 농도가 상대적으로 높습니다. 용량이 올라가면 맛이 쉽게 나옵니다. 물론 상온에서 분해되기 쉬운 물질과 같은 다른 요인도 있습니다. 냄새가 나는 저분자 성분이 빠져나가면 냄새가 나기도 합니다. 광경화 산업에서 잘 알려진 설프하이드릴기를 포함하는 화합물이 이 범주에 속합니다. 또한 일부 냄새는 특정 재료의 생산 공정에서 추가되는 반응에서 발생합니다. 따라서 일부 모노머 공급업체는 두 가지 또는 여러 가지 버전의 모노머를 제공하며, 가장 일반적으로 톨루엔 프리 또는 고순도 모노머를 제공합니다.

모노머의 점도(점성), 일반적으로 모노머의 점도가 낮을수록 희석 성능이 좋다고 생각합니다. 아크릴레이트 시스템에서 대부분의 모노머는 이러한 규칙을 따릅니다. 점도는 분자 간 힘의 강도를 반영합니다. 같은 온도에서 분자간 힘이 강할수록 점도가 높아집니다. 희석력은 모노머의 점도와 관련이 있을 뿐만 아니라 모노머의 극성과도 관련이 있습니다. 중간 길이 탄소 사슬(C8~C10)과 같은 아크릴레이트의 점도는 높지 않지만 때때로 제형에 사용됩니다. 경화 속도와 필름 층의 경도에 영향을 미치는 것 외에도 가장 큰 숨겨진 위험은 탄소 사슬 부분의 극성이 상대적으로 작고 모노머와 자체 사이의 분자간 힘이 작기 때문에 수지 분자와 상호 작용할 수도 있다는 것입니다. 힘도 작아서 더 많이 첨가하면 수지가 잘 용해되지 않아 잉크 시스템과의 호환성에 문제가 생길 수 있습니다.

Tg는 유리 전이 온도입니다. 이 매개변수의 의미는 고분자 물리학에 따라 이해됩니다. 폴리머의 사슬 링크가 자유롭게 회전할 수 있는 온도의 임계값입니다. 저분자의 녹는점 및 끓는점과는 다릅니다. 흡열과 발열 온도의 급격한 변화는 온도 변화의 범위가 넓습니다. 특성화를 용이하게하기 위해 일반적으로이 범위의 특정 지점에서 값을 취합니다. 물론 특성화 데이터는 측정 방법과 큰 관계가 있으므로 다른 테스트 조건에서 동일한 샘플에서 얻은 데이터는 크게 다를 수 있으므로 다음 기사에서 소개하는 Tg 데이터는 참고 용일뿐입니다. 이제 Tg의 의미를 이해 했으므로 폴리머 재료에서 "세 가지 상태와 두 가지 전이"라는 더 중요한 개념에 대해 조금 더 깊이 이해할 수 있습니다 (엄밀히 말하면 이것은 비정질 폴리머에 대한 것입니다).

유리 상태에 대한 이해는 우리가 보았던 유리와 유사합니다. 유리는 실제로 결정화되지 않았지만 실온에서는 "고체"시스템이지만 엄밀히 말하면 "액체"여야하며 온도 조건 만 분자의 일부 이동 만 제한합니다. 비정질 폴리머의 경우 유리 상태 일 때 "세그먼트"가 움직일 수 없으며 소위 잠긴 상태에 있습니다. 이때 시스템은 유리처럼 단단합니다.

고탄성 상태는 실제로 '체인 세그먼트'는 자유롭게 움직일 수 있지만 전체 폴리머 사슬은 아직 미끄러지지 않는 상태입니다. 이때 시스템은 탄성이 좋은 상태입니다.
점성 유동 상태는 폴리머 사슬이 움직일 수 있는 상태로, 일반적인 액체와 유사합니다. 물론 가교 폴리머의 경우 점성 유동 온도에 도달해도 응력이 증가하지 않으며, 결국 폴리머 사슬의 움직임이 제한됩니다.

"두 가지 전이"는 주로 유리 상태와 점탄성 상태를 포함하는 "상태"와 "상태" 사이의 연결입니다. 유리 상태가 더 낮은 온도 범위에있을 때, 즉 우리가 말하는 Tg 점이 매우 낮을 때 실온에서 점탄성 상태에있을 수 있다는 것을 이해하는 것은 어렵지 않습니다. "통과할 수 없다". 따라서 하드 잉크의 공식을 설계 할 때 Tg 포인트가 높고 "완전히 건조"되고 표면 경도도 높기를 바라며, 소프트 잉크의 공식을 설계 할 때 약간 더 어렵고 경화 된 필름 층의 Tg가 탄성 영역에있을 수 있기를 바랍니다. 더 나은 인장 특성을 가질 수 있습니다.

굴절률, 일반적으로 굴절률이 클수록 빛이 표면에서 앞뒤로 굴절하기 쉽기 때문에 광택이 더 좋아집니다. 또한 굴절률이 높으면 안료의 커버리지를 개선하는 데 도움이 될 수 있지만 너무 높지 않으면 이 긍정적인 효과는 거의 무시할 수 있습니다.
이러한 매개 변수에 대해서는 나중에 주로 설명하겠습니다.

2. 일반적으로 사용되는 UV 잉크젯 단기능 아크릴레이트 모노머

2.1 다양한 길이의 포화 탄소 사슬을 가진 단일 기능성 아크릴레이트

부분 순수 포화 탄소 사슬 아크릴레이트의 구조도와 구조 및 데이터 표는 다음과 같습니다:

표 2-1에서 탄소 사슬 길이가 다른 단량체의 Tg가 크게 달라지는 것을 볼 수 있습니다. 탄소 원자 수가 증가함에 따라 Tg 값은 먼저 감소한 다음 증가합니다. 탄소 원자 수가 특정 값으로 증가하면 가장 긴 "사슬 세그먼트"를 구성하고 계속 증가하면 다음 "사슬 세그먼트"와 동일하므로 Tg가 그에 따라 변경됩니다. n-부틸, 이소부틸, 테르부틸의 이성질체를 가진 여러 아크릴레이트를 살펴봅시다. n-부틸이 가장 낮은 Tg 포인트를 가지고 있고 테르-부틸이 가장 높다는 것을 알 수 있는데, 이는 입체 장애가 반대 효과를 가지고 있음을 의미합니다. "사슬 세그먼트"의 움직임이 더 큰 영향을 미칩니다.

또한 두 데실 에스테르 이성질체의 Tg를 살펴봅니다. "사슬 세그먼트"의 길이가 약 C5임을 알 수 있습니다. 값이 클수록 Tg 점이 더 높습니다.

탄소 사슬이 다른 이 아크릴레이트를 잉크에 어떻게 적용하나요?

우선 증기압 데이터를 조사합니다. 분자량이 작은 에틸 및 부틸 에스테르는 일반적으로 냄새가 강하고 잉크 제형에 거의 사용되지 않습니다. 탄소 사슬이 약간 긴 데실 에스테르와 라 우릴 에스테르는 점도가 낮고 Tg가 낮지만 부드러운 잉크에 적용하여 매우 부드럽고 마찰 저항성을 얻을 수있는 것 같지만 극성을 무시해서는 안됩니다. 이러한 모노머는 너무 많이 첨가해서는 안됩니다. 일반적으로 내부 가소화를 위한 추가 모노머로 사용됩니다. 모노머는 접착 수지의 합성에 널리 사용되며 첨가량이 너무 많을 필요는 없습니다. 하나는 방금 언급 한 호환성이고 다른 하나는 첨가량이 많으면 경화가 느리다는 것입니다. 이러한 모노머는 3D 잉크젯 프린팅에도 사용되며, 호환성 때문에 인쇄된 모델에 왁스 같은 모양과 느낌을 줍니다.

위에서 언급한 모노머 중 BA, 2-EHA, ISODA, 2-PHA, LA, SA는 모두 주요 포토경화성 원료 제조업체에서 공급합니다.

 

2.2 비방향족 탄보사이클이 있는 단기능성 아크릴레이트

알코올성 수산기 외에도 아크릴화되기 전 알코올의 다른 부분에는 탄소 원자에 의해 형성된 고리가 있습니다. 탄환 고리를 가진 단량체는 잉크젯 분야에서도 사용되지만 그 양은 상대적으로 적습니다. 아래에서는 구조적 매개변수 측면에서 가능한 응용 분야에 대해 설명합니다.

이 세 가지를 나란히 비교하는 것은 시클로 헥실기의 다른 위치에있는 치환체 만 다르고 시클로 헥실기의 Tg에 미치는 영향이 매우 다르기 때문입니다. TMCHA와 TBCHA와 CHA의 차이는 섭씨 수십 도가 될 수 있습니다. 메틸기와 같은 더 단단한 치환체가 고리에서 직접 치환 될수록 경화 후 폴리머가 더 "단단해진다"는 것을 알 수 있습니다. 사실, 포화 링 구조는 내수성과 더 나은 황변의 장점도 있습니다. 그룹의 극성이 낮기 때문에 내수성이 좋습니다. "유사한 호환성"의 경험에 따르면 소수성 효과는 분명합니다. 황변 저항성이 좋은 것은 방향족 고리 구조를 포함하는 단량체와는 달리 방향족 고리로 치환 된 메틸기에서 환경의 빛과 열과 같은 복잡한 요인에 의해 쉽게 산화되어 "퀴논"구조를 형성하기 때문입니다. 공액화는 흡수 파장의 적색 이동으로 이어지고 가시광선 영역에서 특정 파장 흡수가 발생하여 황변의 결과를 거시적으로 볼 수 있습니다.

다음으로 이중 또는 다환 구조를 가진 아크릴레이트 그룹을 살펴봅니다. 예외 없이 이러한 아크릴레이트는 Tg가 높고 경화 속도가 상대적으로 빠릅니다.

가장 잘 알려진 것은 장뇌유와 비슷한 특별한 냄새가 나는 이소보닐 아크릴레이트(IBOA)입니다. 이러한 유형의 단량체의 합성은 일반적으로 루이스 산 촉매를 통해 해당 올레핀에서 수산기를 얻고 아크릴산으로 수행합니다. 에스테르화, 공정 및 비용 고려 사항으로 인해 이러한 제품의 순도가 매우 높지 않습니다. 또한 고리가있는 아크릴 레이트 계열의 디 사이클로 펜타 디엔 (DCPA), 아다만 탄 (아다만 탄) 계열이 있지만 가격이 저렴하지 않고 해당 데이터를 종합적으로 수집하기 어렵고 특수 분야에 적용해야합니다. 구조와 일부 매개 변수 만 참조 용으로 나열됩니다.

UV 모노머의 COA, MSDS 또는 TDS가 필요한 경우, 저에게 이메일을 보내주십시오. info@longchangchemical.com 근무 시간(오전 8시 30분~오후 6시, 월~토요일)에 문의하거나 웹사이트 라이브 채팅을 이용하면 신속하게 답변을 받을 수 있습니다.

다음 문서를 클릭하여 읽고 이해할 수 있습니다. UV 잉크란 무엇인가요? UV 잉크와 일반 잉크의 차이점은 무엇인가요?