UV inkjette yaygın olarak kullanılan UV monomerlerin veri tanıtımı
Birçok çeşit UV ışıkla sertleşen monomer vardır ve sınıflandırma yöntemi de karmaşıktır. Örneğin, kürleme reaksiyonunun mekanizmasına göre, serbest radikal kürleme tipi ve katyon kürleme tipi olarak ayrılabilirler; reaksiyona dahil olan fonksiyonel grupların sayısına göre, monofonksiyonel, bifonksiyonel, trifonksiyonel ve Multifonksiyonel monomer olarak ayrılabilirler. Bu makale, UV inkjet formülasyon tasarımı ile uğraşan arkadaşlara biraz ilham veya yardım vermeyi umarak sınıflandırmak için aşağıdaki diyagramları kullanmayı amaçlamaktadır.
Şu anda, akrilatlar ve bazı nitrojen içeren monomerler UV ile kürlenebilen mürekkep püskürtme makinelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle, bu makale de bu monomerleri özetlemeye odaklanmaktadır.
Inkjet formülasyon tasarımına aşina olan arkadaşlar monomer kokusu, seyreltme ve Tg noktasının daha önemli veriler olduğunu bilirler.
Monomerlerin kokusuyla genellikle hangi faktörler ilişkilidir (Koku) Akrilatın moleküler ağırlığı küçüktür, ancak neredeyse hiç kokusu yoktur. Dikkatlice düşünürseniz, moleküller arasında hidrojen bağlarının oluştuğunu göreceksiniz, bu da kaçmayı zorlaştırıyor, bu yüzden bir monomerin kokusu olup olmadığını düşünüyoruz Büyük olduğunda, maddenin buhar basıncı verilerinden değerlendirilmelidir. Buhar basıncı ne kadar yüksekse, maddenin yayılması o kadar kolay olur, bu nedenle alabileceğimiz madde konsantrasyonu nispeten yüksektir. Doz arttığında, tat kolayca ortaya çıkacaktır. Tabii ki, oda sıcaklığında ayrışması kolay bir madde gibi başka faktörler de vardır. Kaçan kokulu küçük moleküler bileşenler de kokuya sahip olacaktır. Işıkla kürleme endüstrisinde iyi bilinen sülfhidril grupları içeren bileşikler bu kategoriye ait olmalıdır. Buna ek olarak, bazı kokular belirli bir malzemenin üretim sürecinde eklenen reaksiyonlardan gelir. Bu nedenle, bazı monomer tedarikçileri monomerlerin iki veya birkaç versiyonunu, en tipik olarak Toluen içermeyen veya Yüksek saflıkta monomerler sağlayacaktır.
Monomerin viskozitesi (Viskoz), genellikle monomerin viskozitesi ne kadar düşükse seyreltme performansının o kadar iyi olduğunu düşünürüz. Akrilat sisteminde, çoğu monomer böyle bir kurala uygundur. Viskozite, moleküller arası kuvvetin gücünü yansıtır. Aynı sıcaklıkta, moleküller arası kuvvet ne kadar güçlüyse viskozite de o kadar yüksek olur. Seyreltme kuvveti sadece monomerin viskozitesi ile değil, aynı zamanda monomerin polaritesi ile de ilgilidir. Orta uzunluktaki karbon zincirleri (C8~C10) gibi akrilatların viskozitesi yüksek değildir, ancak bazen formülasyonlarda kullanılır. Kürlenme hızını ve film tabakasının sertliğini etkilemenin yanı sıra, en büyük gizli tehlike, karbon zinciri kısmının polaritesinin nispeten küçük olması ve monomer ile kendisi arasındaki moleküller arası kuvvetin küçük olmasıdır, bu nedenle reçine molekülleriyle de etkileşime girebilir. Kuvvet de küçüktür ve reçinenin daha fazla eklendikten sonra iyi çözülememesi muhtemeldir, yani mürekkep sistemiyle uyumluluk sorunlu olabilir.
Tg camsı geçiş sıcaklığıdır. Bu parametrenin anlamı polimer fiziğine göre anlaşılır. Polimerdeki zincir halkalarının serbestçe dönebildiği kritik sıcaklık değeridir. Küçük moleküllerin erime noktası ve kaynama noktasından farklıdır. Endotermik ve ekzotermik sıcaklığın ani değişimi değildir, geniş bir sıcaklık değişim aralığıdır. Karakterizasyonu kolaylaştırmak için genellikle bu aralıkta belirli bir noktada değer alınır. Elbette, karakterizasyon verilerinin ölçüm yöntemiyle büyük bir ilişkisi vardır, bu nedenle aynı numunenin farklı Test koşulları altında elde edilen veriler büyük ölçüde değişebilir, bu nedenle aşağıdaki makalede tanıtılan Tg verileri yalnızca bir referanstır. Artık Tg'nin anlamını anladığımıza göre, polimer malzemelerdeki daha önemli bir kavram olan "üç durum ve iki geçiş" hakkında da biraz daha derin bir anlayışa sahip olabiliriz (kesin konuşmak gerekirse, bu amorf polimerler içindir).
Cam halinin anlaşılması gördüğümüz cama benzer. Cam aslında kristalleşmemiştir, ancak oda sıcaklığında "katı" bir sistemdir, ancak kesinlikle "sıvı" olması gerekir, sadece sıcaklık koşulları moleküllerinin bazı hareketlerini kısıtlar. Amorf bir polimer için, cam halindeyken, "segment" hareket edemez ve sözde kilitli durumdadır. Şu anda sistem cam kadar serttir.
Yüksek elastik durum aslında "zincir segmentinin" serbestçe hareket edebildiği ancak tüm polimer zincirinin henüz kayamadığı bir durumdur. Şu anda sistem iyi bir esnekliğe sahiptir.
Viskoz akış durumu polimer zincirinin hareket edebildiği durumdur, tıpkı bildiğimiz sıvı gibi. Tabii ki, çapraz bağlı polimer için, viskoz akış sıcaklığına ulaştığında stres artmayacaktır, sonuçta polimer zincirinin hareketi kısıtlanmıştır.
"İki geçiş", "durum" ve "hal" arasındaki bağlantıdır ve esas olarak cam hali ve viskoelastik hali içerir. Cam hali daha düşük bir sıcaklık aralığında olduğunda, yani bahsettiğimiz Tg noktası çok düşük olduğunda, oda sıcaklığında viskoelastik bir halde olabileceğini anlamak zor değildir. "Geçemez". Bu nedenle, sert mürekkep formülünü tasarlarken, Tg noktasının yüksek olmasını, "iyice kurumasını" ve yüzey sertliğinin de yüksek olmasını umuyoruz; yumuşak mürekkep formülünü tasarlarken, bu biraz daha zordur ve kürlenmiş film tabakasının Tg'sinin elastik bölgede olabileceğini umuyoruz. Böylece daha iyi gerilme özelliklerine sahip olabilir.
Kırılma İndisi, genellikle kırılma indisi ne kadar büyükse, parlaklık o kadar iyi olur, çünkü ışığın yüzeysel yüzeyde ileri geri kırılması daha kolaydır. Buna ek olarak, yüksek kırılma indisi pigmentin kapsamını iyileştirmeye de yardımcı olabilir, ancak çok yüksek değilse, bu olumlu etki neredeyse ihmal edilebilir düzeydedir.
Bu parametreleri esas olarak daha sonra tartışacağız.
2. UV inkjet yaygın olarak kullanılan monofonksiyonel akrilat monomer
2.1 Farklı uzunluklarda doymuş karbon zincirlerine sahip monofonksiyonel akrilatlar
Kısmen saf doymuş karbon zincirli akrilatın yapı diyagramı ile yapı ve veri tablosu aşağıdaki gibidir:
Tablo 2-1'den, farklı karbon zinciri uzunluklarına sahip homopolimerlerin Tg değerlerinin büyük ölçüde değiştiğini gözlemleyebiliriz. Karbon atomu sayısı arttıkça, Tg değeri önce azalır ve sonra artar. Karbon atomu sayısı belirli bir değere yükseldiğinde en uzun "zincir segmentini" oluşturur ve artmaya devam etmesi bir sonraki "zincir segmentine" eşdeğerdir, dolayısıyla Tg buna göre değişir. N-butil, izo-butil ve tert-butil izomerleri olan birkaç akrilata bakalım. N-butilin en düşük Tg noktasına ve tert-butilin en yüksek Tg noktasına sahip olduğunu görüyoruz, bu da sterik engelin ters etkiye sahip olduğu anlamına geliyor. "Zincir segmentinin" hareketi daha büyük bir etkiye sahiptir.
Buna ek olarak, iki desil ester izomerinin Tg'sine bakıyoruz. Bir "zincir segmentinin" uzunluğunun yaklaşık C5 olduğu görülebilir. Değer daha büyükse, Tg noktası daha yüksektir.
Farklı karbon zincirlerine sahip bu akrilatı mürekkebe nasıl uygulayacağız?
Öncelikle buhar basıncı verilerini inceleyelim. Daha küçük molekül ağırlığına sahip etil ve bütil esterler genellikle güçlü bir kokuya sahiptir ve mürekkep formülasyonlarında nadiren kullanılır. Biraz daha uzun karbon zincirlerine sahip desil esterler ve lauril esterler daha düşük viskoziteye ve daha düşük Tg'ye sahip olsa da, çok yumuşak ve sürtünme direnci elde etmek için yumuşak mürekkebe uygulanabilir gibi görünüyor, ancak polaritelerini göz ardı etmemeliyiz. Bu tür monomerler çok fazla eklenmemelidir. Genellikle, iç plastikleştirme için ek monomerler olarak kullanılırlar. Monomerler, yapışkan reçinelerin sentezinde yaygın olarak kullanılır ve ilave miktarının çok fazla olması gerekmez. Biri az önce bahsedilen uyumluluk, diğeri ise ekleme miktarı büyük olduğunda kürlenmenin yavaş olacağıdır. Bu monomerler 3D inkjet baskıda da kullanılır ve uyumlulukları nedeniyle basılı modellere mumsu bir görünüm ve his verirler.
Yukarıda bahsedilen monomerler arasında BA, 2-EHA, ISODA, 2-PHA, LA ve SA, fotokurutmalı hammaddelerin başlıca üreticilerinden temin edilebilir.
2.2 Aromatik olmayan karbosikller içeren monofonksiyonel akrilatlar
Alkolik hidroksil grubuna ek olarak, akrilatlanmadan önce alkolün diğer kısımları karbon atomlarından oluşan bir halkaya sahiptir. Karbosiklik halkalara sahip monomerler inkjet alanında da kullanılmaktadır, ancak miktar nispeten azdır. Aşağıda yapısal parametreleri açısından olası uygulamalarını tartışıyoruz.
Bu üçünün yan yana karşılaştırılmasının nedeni, sadece sikloheksil grubu üzerindeki farklı konumlardaki sübstitüentlerin farklı olması ve sikloheksil grubunun Tg'si üzerindeki etkinin çok farklı olmasıdır. TMCHA ve TBCHA ile CHA arasındaki fark birkaç on santigrat derece olabilir. Metil grupları gibi daha sert sübstitüentler doğrudan halka üzerinde sübstitüe edildikçe, polimerin kürlendikten sonra daha "sert" olacağı görülebilir. Aslında, doymuş halka yapısı aynı zamanda su direnci ve daha iyi sararma avantajına sahiptir. Su direnci iyidir çünkü grupların polaritesi düşüktür. "Benzer uyumluluk" deneyimine göre, hidrofobik etki açıktır. İyi sararma direnci, bir "kinon" yapısı oluşturmak için aromatik halka tarafından ikame edilen metil grubunda ortamdaki ışık ve ısı gibi karmaşık faktörler tarafından kolayca oksitlenen aromatik halka yapısı içeren monomerler gibi olmamasıdır. Konjugasyon, absorpsiyon dalga boyunun kırmızıya kaymasına yol açar ve görünür ışık bölgesinde belirli bir dalga boyu absorpsiyonu vardır, böylece sararma sonucu makroskopik olarak görülebilir.
Daha sonra bi- veya polisiklik yapıya sahip bir grup akrilata bakacağız. İstisnasız bu akrilatlar daha yüksek bir Tg değerine ve nispeten daha hızlı bir kürlenme oranına sahiptir.
En iyi bilineni, kafur yağına benzer özel bir kokuya sahip olan izobornil akrilattır (IBOA). Bu tip monomerin sentezi genellikle hidroksil grubu elde etmek için Lewis asit katalizi yoluyla karşılık gelen olefinden elde edilir ve akrilik asit ile gerçekleştirilir. Esterleştirme, süreç ve maliyet hususları bu tür ürünlerin saflığının çok yüksek olmasını engeller. Buna ek olarak, disiklopentadien (DCPA), adamantan (Adamantane) serisi halkalı akrilatlar vardır, ancak fiyatı ucuz değildir, ilgili verilerin kapsamlı bir şekilde toplanması zordur, özel alanlarda uygulanmalıdır. Sadece yapı ve bazı parametreler referans için listelenmiştir.
UV monomerlerin COA, MSDS veya TDS'sine ihtiyacınız varsa, bana e-posta gönderebilirsiniz info@longchangchemical.com Çalışma saatleri içinde (8:30 - 6:00 UTC+8 Pzt.~Sat.) veya hızlı yanıt almak için web sitesi canlı sohbetini kullanın.
Okumak ve anlamak için bir sonraki makaleye tıklayabilirsiniz UV Mürekkep Nedir? Uv mürekkep ile normal mürekkep arasındaki fark nedir?