Создание изображения с использованием лазерного излучения

Создание изображения с использованием лазерного излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к способу создания изображений на субстрате, включающему нанесение на субстрат активируемого цветообразующего соединения, и к субстратам для изображений, получаемых таким образом.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно, что некоторые диацетилены способны образовывать цвет при воздействии света. Примером такого диацетилена является 10,12-пентакозадииновая кислота, хорошо известная в данной области техники. Это соединение исходно является бесцветным в его непрореагировавшем состоянии, но при облучении УФ светом вступает в реакцию топохимической полимеризации с получением полидиацетилена синего цвета, который затем может превращаться в красную форму посредством температурных пертурбаций.

В WO 06/018640 описано применение диацетиленов, таких как 10,12-пентакозадииновая кислота, для применений в многоцветной печати в комбинации с соединениями, генерирующими фотокислоты или фотооснования. Цветообразующие диацетилены, такие как 10,12-пентакозадииновая кислота и тому подобное, обычно являются очень реакционноспособными и могут вступать в начальную реакцию полимеризации при воздействии такой низкой плотности потока излучения как 50 мДж·см^-2. Следствием этой высокой реакционной способности является низкая устойчивость к фоновому излучению. Светочувствительные диацетилены будут постепенно полимеризоваться и становиться синими при хранении. Для того чтобы получить бесцветные покрытия с этими соединениями, обычно необходимо очистить их посредством перекристаллизации перед применением, что требует много времени и является неэкономичным. Кроме того, любые покрытия, изготовленные с использованием этих диацетиленов, постепенно синеют при воздействии фонового излучения. Этот факт сильно ограничивает область применений, в которой могут быть использованы данные покрытия.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В первом аспекте в настоящем изобретении предложен способ создания изображения на субстрате, включающий нанесение на субстрат активируемого цветообразующего соединения, где указанное активируемое цветообразующее соединение исходно является нереакционноспособным, но становится реакционноспособным после активации; активацию указанного цветообразующего соединения в тех участках субстрата, где должно быть создано изображение, и переход активированного цветообразующего соединения в его окрашенную форму с получением изображения.

Во втором аспекте в настоящем изобретении предложен субстрат для изображения, получаемого с использованием способа согласно первому аспекту изобретения.

В третьем аспекте в настоящем изобретении предложено применение субстрата согласно второму аспекту изобретения для отображения информации, предназначенной для прочтения человеком и/или для машинного прочтения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Авторы изобретения исследовали некоторые диацетиленовые соединения, которые не являются реакционноспособными при воздействии УФ света, и в этой исходной форме по существу не способны вступать в реакции индуцированного светом изменения цвета. Однако, когда указанные диацетиленовые соединения активируются каким-либо образом, например, путем плавления и повторного отверждения, тогда они превращаются в твердую форму, которая является высоко реакционноспособной при воздействии УФ света и затем будет вступать в реакции индуцированного светом изменения цвета: из бесцветного в синий, пурпурный, красный, оранжевый, желтый и зеленый цвет.

Неожиданно авторы изобретения использовали эти "активируемые" диацетиленовые соединения для создания покрытий, которые являются чрезвычайно стойкими к фоновому излучению. Данные покрытия могут быть получены путем нанесения "активируемого" диацетилена в комбинации с агентом, поглощающим ближнее инфракрасное излучение (БИК). Затем источник БИК света, такой как БИК волоконный лазер, может быть использован для нагревания покрытия только в тех участках, где требуется изображение. Затем источник УФ света, такой как бактерицидная лампа, используют для облучения покрытия УФ светом. Однако только диацетиленовое соединение вступает в реакцию изменения цвета с созданием изображения в тех участках, которые исходно облучали БИК светом, Участки покрытия, не облученные БИК светом, подвергаются незначительной реакции изменения цвета, остаются по существу бесцветными и являются стойкими к фоновому излучению. УФ-лазер также может быть использован для создания изображения на покрытии только в тех участках, которые были предварительно активированы источником БИК света.

Цветообразующие соединения

Настоящее изобретение включает в себя любое цветообразующее соединение, которое является "активируемым", т.е. имеет первую твердую форму, которая является относительно нереакционноспособной при воздействии света, но после "активации" превращается во вторую форму, которая является относительно реакционноспособной при воздействии света и, таким образом, способна подвергаться реакции изменения цвета для создания видимого изображения. Не ограничиваясь теорией, активация может представлять собой перекристаллизацию, модификацию кристаллической формы, комбинацию кристаллических форм (сокристаллов) или процесс плавления/повторного отверждения. Предпочтительными активируемыми соединениями являются полиины, такие как диацетилены, триацетилены, тетраацетилены и тому подобное. Полиин представляет собой соединение, содержащее две или более соседних групп с углерод-углеродными тройными связями.

-C≡C-(-C≡C-)_n-

где n представляет собой целое число не менее 1.

Диацетилены, где n равно 1, являются особенно предпочтительными. Диацетилены представляют собой соединения, которые содержат следующую группу:

-C≡C-C≡C-

Особенно предпочтительными диацетиленами являются диацетилены, которые после начальной активации (например, путем плавления и повторного отверждения) являются бесцветными, но становятся синими при облучении светом, в частности УФ светом. Особенно предпочтительными диацетиленовыми соединениями являются карбоновые кислоты и их производные, представленные общей структурой:

Y-C≡C-C≡C-(CH₂)_x-CO-Q-Z

где:

х равно от 0 до 20

Q представляет собой NH, S, О

Z представляет собой Н или прямую или разветвленную углеводородную алкильную цепь с С от 0 до 20, или любую группу, содержащую по меньшей мере один атом углерода; где Z может содержать по меньшей мере одну группу -CO-Q- и/или -O-, или -S-, -NR- (R представляет собой Н или алкил); и

Y представляет собой Н, -(CH₂)_x-CO-Q-Z (как указано выше), прямую или разветвленную углеводородную алкильную цепь с С от 0 до 20, или любую группу, содержащую по меньшей мере один атом углерода.

Примеры соединений диацетиленкарбоновых кислот, которые являются частью настоящего изобретения, включают в себя, но не ограничиваются этим: 10,12-докозадииндиоевую кислоту, 9,11-эйкозадииндиоевую кислоту, 8,10-октадекадииндиоевую кислоту, 7,9-гексадекадииндиоевую кислоту, 6,8-тетрадекадииндиоевую кислоту, 5,7-докозадииндиоевую кислоту, 4,6-декадииндиоевую кислоту, 3,5-октадииндиоевую кислоту, 2,4-гексадииндиоевую кислоту, 10,12-пентакозадииновую кислоту, 5,7-докозадииндиоевую кислоту, 5,7-додекадииновую кислоту, 4,6-додекадииновую кислоту, 5,7-эйкозадииновую кислоту, 5,7-эйкозадиин-1-ол, 6,8-генэйкозадииновую кислоту, 8,10-генэйкозадииновую кислоту, 12,14-гептакозадииновую кислоту, 2,4-гептадекадииновую кислоту, 4,6-гептадекадииновую кислоту, 5,7-гексадекадииновую кислоту, 10,12-генэйкозаадииновую кислоту, 10,12-нонакозадииновую кислоту, 10,12-гептакозадииновую кислоту, 10,12-октадекадииновую кислоту, 10,12-пентакозадииновую кислоту, 10,12-трикозадииновую кислоту, 6,8-нонадекадииновую кислоту, 5,7-октадекадииновую кислоту, 10,12-октадекадииновую кислоту, 5,7-тетрадекадииновую кислоту, 14-гидрокси-10,12-тетрадекадииновую кислоту. 10,12-Пентакозадииновая кислота и 10,12-докозадииндиоевая кислота и их производные являются особенно предпочтительными. Когда диацетиленовое соединение представляет собой дикарбоновую кислоту и ее производные, оно может быть либо симметричным, либо несимметричным.

Еще более предпочтительными являются производные, в которых карбоновокислотная группа была функционализирована в амид, сложный эфир или сложный тиоэфир. Они могут быть легко получены путем взаимодействия диацетиленкарбоновой кислоты с хлорирующим агентом, таким как оксалилхлорид, и затем взаимодействия хлорида диацетиленовой кислоты с нуклеофильным соединением, таким как амин, спирт или тиол. Особенно предпочтительными являются амиды (-CONR-), где R представляет собой Н или алкильную группу.

Особенно предпочтительной серией амидов являются амиды, полученные из первичных аминов (-CONH-). Первичный амин представляет собой соединение со следующей общей структурой:

R-NH₂

где R представляет собой Н или любую группу, известную в органической химии, содержащую по меньшей мере один атом углерода.

Особенно предпочтительной группой первичных аминов являются первичные амины, где R представляет собой насыщенную алкильную цепь. Они могут быть легко получены путем взаимодействия диацетиленкарбоновой кислоты с хлорирующим агентом, таким как оксалилхлорид, и затем взаимодействия хлорида диацетиленовой кислоты с насыщенным первичным алифатическим амином в присутствии основания. Особенно предпочтительным типом насыщенных алкильных цепей являются насыщенные, алифатические углеводородные цепи, представленные следующей формулой:

C_nH_2n+1

где n представляет собой целое число не более 20.

Насыщенные, алифатические углеводородные цепи могут быть либо прямоцепочечными, либо разветвленными. Прямые цепи являются особенно предпочтительными. Примеры первичных аминов с насыщенными, алифатическими углеводородными цепями, содержащих от 0 до 20 атомов углерода, включают в себя: аммиак, метиламин, этиламин, пропиламин, бутиламин, пентиламин, гексиламин, гептиламин, октиламин, нониламин, дециламин, ундециламин, додециламин, тридециламин, тетрадециламин, пентадециламин, гексадециламин, гептадециламин и октадециламин, нонадециламин и эйкозамин. Другие жирные первичные амины с более длинной цепью, которые являются источником термической активации, также являются частью настоящего изобретения, хотя n в диапазоне от 0 до 20 является особенно предпочтительным.

Когда соединение диацетиленкарбоновой кислоты содержит более чем одну карбоновокислотную группу, любое их число может быть функционализировано в алкиламид. Например, 10,12-докозадииндиоевая кислота содержит две карбоновокислотные группы, одна или две из которых могут быть функционализированы с получением моно- или бис-алкиламидных соединений. Для 10,12-докозадииндиоевых-бис-алкиламидных соединений, полученных из насыщенных, прямоцепочечных углеводородных, алифатических аминов, неожиданно было обнаружено, что для того, чтобы наблюдалась термическая активация, n в вышеуказанной формуле алкильной цепи должен попадать в диапазон от 6 до 20. Когда n составляет не более 5, термическая активация не наблюдается, при образовании эти алкиламидные соединения являются слабо реакционноспособными и поэтому не являются частью настоящего изобретения. Особенно предпочтительными 10,12-докозадииндиоевыми-бис-алкиламидами являются соединения, полученные из прямых алкильных цепей, содержащих четное число атомов углерода, т.е. n равно 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 и 20.

Другие амины, которые могут быть использованы для создания диацетиленкарбоновокислотных амидов, которые являются частью настоящего изобретения, включают в себя: аминоспирты, такие как этаноламин, пропаноламин, бутаноламин, пентаноламин, гексаноламин, гептаноламин, октаноламин, нонаноламин, деканоламин, ундеканоламин и додеканоламин и тому подобное, где аминоспиртовое соединение может содержать более чем одну группу ОН, такое как 3-амино-1,2-пропандиол и бис-гомотрис. Также включены этоксилированные амины, такие как амино-ПЭГи (амино-полиэтиленгликоли) и 2,2′-(этилендиокси)бис(этиламин) и тому подобное. Другая группа особенно предпочтительных первичных аминов представляет собой аминокарбоновые кислоты. Это соединения, которые содержат и аминогруппу, и карбоновокислотную группу. Примеры включают в себя альфа-аминокислоты, обнаруженные в природе, такие как глицин, аланин и тому подобное, а также 4-аминобутановую кислоту, 5-аминопентановую кислоту, 6-аминогексановую кислоту, 7-аминогептановую кислоту, 8-аминооктановую кислоту, 9-аминононановую кислоту, 10-аминодекановую кислоту, 11-аминоундекановую кислоту и 12-аминододекановую кислоту и тому подобное. Взаимодействие этих аминокарбоновых кислот, например, с диацетиленом, который содержит две карбоновокислотные группы, приводит к образованию соединения диацетилен-бис-амида карбоновой кислоты, которое может быть представлено следующей общей формулой:

где х равно от 0 до 20, и у равно от 0 до 20.

Аминокарбоновокислотные соединения способны реагировать с хлорангидридом диацетиленовой кислоты с получением диацетиленамидного соединения, которое также содержит карбоновокислотную группу, которая затем может быть функционализирована, например, путем взаимодействия с первичным амином с получением диацетиленового соединения с несколькими амидными группами.

Другим особенно предпочтительным амидным производным 10,12-докозадииндиоевой кислоты является пропаргиламид, в котором по меньшей мере одна, предпочтительно обе карбоновокислотные группы были превращены в пропаргиламид:

10,12-Докозадиин-бис-пропаргиламид

Пропаргиламиды получают путем взаимодействия карбоновых кислот с пропаргиламином. Другие предпочтительные амины, которые могут быть использованы для создания подходящих амидов, включают в себя: дипропаргиламин и 1,1-диметилпропаргиламин.

Другие примеры диацетиленовых соединений включают в себя диацетиленовые спирты и диолы, такие как: 2,4-гексадиин-1,6-диол, 3,5-октадиин-1,8-диол, 4,6-декадиин-1,10-диол, 5,7-додекадиин-1,12-диол, 1,6-бис-(4-метокси-фенил)-1,6-дифенил-гекса-2,4-диин-1,6-диол, 2,7-диметил-3,5-октадиин-2,7-диол, 1,1,1,8,8,8-гексафенил-окта-3,5-диин-2,7-диол, 1,1,6,6-тетракис-(3-метокси-фенил)-гекса-2,4-диин-1,6-диол, 1,1,6,6-тетракис-бифенил-4-ил-гекса-2,4-диин-1,6-диол, 1,1,6,6-тетрафенил-гекса-2,4-диин-1,6-диол, 2,4-гептадекадиин-1-ол, 10,12-пентакозадиин-ол и их производные. Когда соединение представляет собой диол, он может быть либо симметричным, либо несимметричным. Предпочтительным производным 2,4-гексадиин-1,6,-диола является 2,4-гексадиин-1,6-диил-бис(4-н-гексоксибензоат).

Особенно предпочтительными производными диацетиленовых спиртов и диолов являются моно и бис-уретаны. Уретаны имеют общую структуру:

R-OCONH-R′

Уретаны получают путем взаимодействия диацетиленового спирта или диолового соединения с изоцианатным соединением (R′-NCO). Особенно предпочтительными уретанами являются уретаны на основе 2,4-гексадиин-1,6-диола. Другие примеры уретановых соединений, которые являются частью настоящего изобретения, описаны в US 4228126 и US 4276190.

Другие диацетиленовые производные включают в себя простые эфиры (-O-) и тиоэфиры (-S-).

Другое соединения, которые являются частью настоящего изобретения, включают в себя кольцевые диацетиленовые соединения, описанные Zhou и др. в J. Org. Chem. 1994, 59, 1294-1301, которые могут быть представлены общей формулой:

где R представляет собой Н или алкильную или алкокси-цепь, где С равно от 1 до 12, и n равно от 1 до 12, и их смеси.

Особенно предпочтительными соединениями являются соединения, способные образовывать более чем один цвет после активации. Другие примеры подходящих диацетиленов описаны в WO 2006/018640 и WO 2010/001171.

Активация может осуществляться путем применения стимулов, таких как: нагревание, которое может представлять собой действие когерентного или некогерентного, широкополосного или монохроматического БИК, или прямой термический контакт, плавление, перекристаллизация, свет, растворители, химические реагенты, биологические объекты, давление и/или электрический разряд. Активация цветообразующего соединения может осуществляться посредством процесса, известного как "полиморфизм". Полиморфизм определяют как способность твердого вещества существовать в более чем одной форме или кристаллической структуре. Соединения, содержащие группы -NH- и -СО-, в частности амидные группы и уретановые группы (-NHCO- и -OCONH-), поскольку они обеспечивают образование внутри- и межмолекулярных водородных связей, могут демонстрировать полиморфизм. Предпочтительным является обратимый полиморфизм между неактивированной и активированной формами. 10,12-DDA-PADA представляет собой соединение, подходящее для применения в данном изобретении, которое может демонстрировать полиморфизм. Исходно его синтезируют либо в аморфной форме, либо, более вероятно, в кристаллической форме, в которой угол наклона и толщина упаковки диацетилена не являются оптимальными для цветообразующей топохимической полимеризации (т.е. 45°, 450 пм). Однако при нагревании соединения, оно или: 1) достигает температуры, при которой оно подвергается изменению кристаллической формы, и/или 2) в конце концов плавится и повторно отверждается в другую кристаллическую форму, в которой угол наклона и толщина упаковки являются такими, что может происходить очень активный цветообразующий процесс.

Предпочтительно, цветообразующее соединение является обратимо активируемым. Это концепция возможности "выключать" (дезактивировать) соединение после того, как оно было активировано. Следующая схема показывает этот процесс с диацетиленовым соединением:

Такая система позволяет сначала активировать диацетилен для цветообразования, а затем дезактивировать любые активированные участки, которые не должны окрашиваться. Это было бы особенно полезным в способе окрашивания полимера, формуемого из расплава, при котором диацетиленовое соединение активируется во время формования из расплава, но может быть затем дезактивировано для развития достаточной светостойкости в фоновых участках, где не требуется окрашивание, например, полимерных частей FMCG (товаров массового потребления), таких как бутылки и укупорочные средства. На вышеуказанной схеме стимул 2 может просто выключать стимул 1.

Примером этого является применение фотоизомерии, такой как цис-транс-фотоизомерия, демонстрируемой азобензолом.

Другие способы активации включают в себя следующие:

Реакции раскрытия цикла

В качестве примера, диацетиленовая группировка может быть присоединена к закрытой циклической системе. В закрытой форме диацетилен является неактивированным. Однако раскрытие циклической системы заставляет диацетилен упаковываться с правильным углом наклона и расстоянием для того, чтобы происходила топохимическая полимеризация. Другие конкретные примеры включают в себя:

- Лактамы - термическая полимеризация капролактама в нейлон-6

- Лактоны - капролактон

- ROMP (от англ. Ring Opening Methatesis Polimerisation, реакция метатезиса с раскрытием цикла) енов

- Циклические простые эфиры - катионные и анионные

- Анионные циклоалканы, например циклопропан, циклофаны

- Радикальная полимеризация с раскрытием цикла - например, винилциклопропаны

- Гидролиз циклических соединений

- Раскрытие цикла флуоранов

Пример раскрытия капролактамного диацетиленового цикла показан ниже:

Также возможно, чтобы реакция раскрытия цикла была обратимой, например, реакция замыкания цикла для дезактивации диацетилена в реакциях топохимической полимеризации.

Образование/удаление заряда

Цветообразующее соединение может содержать ионизируемую группу, такую как аммониевая группа для положительного заряда или группа карбоновой (-СООН) или сульфоновой кислоты (-SO₃H) для отрицательного заряда. Образование или удаление заряда, обычно путем протонирования или депротонирования, заставляет цветообразующее соединение (например, диацетилен) превращаться из неактивированного в активированное состояние. Например, удаление заряда может снимать барьеры электростатического отталкивания и позволять молекулам диацетилена принимать правильный угол наклона/толщину упаковки для того, чтобы происходила топохимическая полимеризация.

Обратимое образование заряда, когда диацетилен может переходить из неактивированной в активированную формы и обратно при образовании/удалении заряда, является предпочтительным.

Когда образование заряда происходит в результате протонирования, тогда система также может содержать генератор фотокислоты. Когда образование заряда происходит в результате депротонирования, тогда система также может содержать генератор фотооснования.

Отщепление уходящей группы

Цветообразующее соединение может содержать по меньшей мере одну группу, присутствие которой заставляет молекулу быть "неактивированной". Однако данную группу можно легко удалить посредством реакции расщепления или отщепления связи от основной цветообразующей молекулы, и ее удаление заставляет оставшийся цветообразующий фрагмент активироваться. Это показано на следующей схеме:

Примеры отщепления уходящей группы включают в себя: гидролиз, декарбоксилирование, деэтерификацию, дегидрогалогенирование, детозилирование, фоторасщепление, фотолиз, термолиз, килотный и щелочной гидролиз. Реакция отщепления и последующая активация диацетилена предпочтительно являются обратимыми.

Фотохромные молекулы

Молекулы, такие как спирооксазины и нафтопираны, как известно, демонстрируют обратимый фотохромный эффект. В отсутствие УФ света они являются бесцветными, но при облучении УФ светом они становятся окрашенными. Однако при удалении источника УФ эти молекулы снова становятся бесцветными, обычно по прошествии нескольких минут. Механизм, с помощью которого эти соединения образуют цвет при облучении УФ светом, представляет собой механизм скручивания циклов. В неокрашенной форме молекула существует в виде перпендикулярной или "закрытой" структуры, но при облучении УФ светом она превращается в плоскую, планарную "открытую" структуру. Это позволяет двум половинам взаимодействовать, что приводит к поглощению видимого света.

К такой системе может быть присоединено цветообразующее соединение, такое как диацетиленовая группировка. В отсутствии стимула (УФ свет) существует перпендикулярная или закрытая структура, в которой диацетиленовые группировки не могут вступать в реакции топохимической полимеризации, т.е. являются неактивированными. Однако при воздействии стимула структура становится открытой или плоской/планарной, и в ней диацетиленовые группировки имеют правильный угол наклона/толщину упаковки для топохимической полимеризации и, таким образом, активируются.

Хиральность

В этом случае цветообразующее соединение, например, молекула диацетилена имеет хиральный центр и, таким образом, может существовать в виде двух оптических изомеров или энантиомеров. Один энантиомер является "неактивированным", а другой является "активированным" для топохимической полимеризации. Однако внешний стимул может вызывать переход между двумя энантиомерами, предпочтительно обратимый.

Фторированные соединения

В этом случае фторуглеродная цепь является частью цветообразующего соединения, например молекулы диацетилена, для получения кристаллической фазы.

Присутствиие активирующих/дезактивирующих агентов

Вместе с цветообразующим соединением, предпочтительно диацетиленовым соединением, может присутствовать вещество, физическое присутствие которого вызывает дезактивацию диацетилена в реакциях топохимической полимеризации. Внешний стимул удаляет вещество, и, таким образом, цветообразующее соединение активируется. Однако после активации добавление возвращающего вещества вызывает дезактивацию цветообразующего соединения. Примеры включают в себя примеси и пластификаторы.

Гидратационная вода

Цветообразующее соединение (предпочтительно диацетиленовое соединение) имеет связанную с ним кристаллизационную воду, присутствие которой либо дезактивирует, либо активирует соединение в реакциях топохимической полимеризации. Однако удаление этой кристаллизационной воды вызывает его активацию или дезактивацию, и этот процесс является обратимым.

Сокристаллы

Цветообразующее соединение, например, диацетилен, может образовывать сокристалл. В сокристаллической форме соединение может быть или активированным или неактивированным. Стимул может вызывать распад или образование сокристалла. Этот процесс является обратимым.

Диацетиленовые жидкие кристаллы

Авторы изобретения обнаружили, что могут быть получены цветообразующие диацетиленовые соединения, которые образуют жидкокристаллические фазы. Особенно предпочтительными являются соединения, которые имеют фазу, которая является относительно нереакционноспособной, но могут быть переведены в фазу, которая является относительно реакционноспособной. Примеры включают в себя:

Нафтилметиламмониевые соли диацетиленкарбоновой кислоты, например:

Другие примеры включают в себя:

,

где R представляет собой алкил, Х представляет собой алкил, алкокси, циано, хлоро, фторо, трифторметил и т.д.

Металлокомплексные диацетилены

Например, диацетилен, связанный с металлическим центром.

Поверхностно-активные диацетилены

Это диацетилены, которые собираются на поверхности в самоорганизующийся монослой, например, на поверхности частиц пигмента, полимера или поглотителя БИК. Например, металлическая соль 10,12-пентакозадииновой кислоты, например натриевая соль, нанесенная на поверхность в виде монослоя с гидрофильно-гидрофобными частями, располагалась подобно поверхностно-активному веществу. При ориентации данная форма является относительно реакционноспособной по сравнению с реакционной способностью до ориентации.

Диацетилены в боковых цепях полимера

Например, основная цепь полимера представляет собой, например, жидкий кристалл. Типичным примером является 10,12-пентакозадииновая кислота, привитая на поли(аллиламин) через ее хлорангидрид.

Электро-диацетилены

Приложение/удаление электрического поля для ориентации/дезориентации диацетиленов с целью активации/дезактивации. Образование in situ полей объемного заряда для активации диацетилена.

Другие эффекты

Не ограничиваясь теорией, механизм цветообразования диацетилена представляет собой топохимическую полимеризацию с получением полидиацетилена, содержащего сеть сопряженных чередующихся двойных и тройных связей:

-С=С-С≡С-С=С-

Также известно, что полидиацетилены обладают свойствами электрической проводимости. Настоящее изобретение также может быть использовано для создания светопечатаемых электронных схем. Особенно предпочтительно, когда активируемые диацетилены наносят на тонкие гибкие субстраты. Такой субстрат может быть использован в изготовлении печатных плат, электронных дисплеев, устройств для преобразования световой или солнечной энергии в электроэнергию, печатных сенсоров, "умной" упаковки и текстильных изделий.

Диацетилены полимеризуются с получением полидиацетиленов, которые содержат сеть сопряженных двойных и тройных связей. Именно это сопряжение отвечает за поглощение в видимой области спектра и, следовательно, за цвет. Сеть сопряженных двойных и тройных связей также отвечает за электрическую проводимость, таким образом делая полидиацетилены проводящими полимерами. Диацетилены по настоящему изобретению особенно подходят для создания проводящих полидиацетиленов для применения в печатных электронных схемах. Способность активируемых диацетиленов не подвергаться полимеризации в неактивированной форме позволяет производить стойкие устройства с печатными электронными схемами, которые могут быть подвергнуты воздействию окружающей среды без изменений в проводимости вследствие нежелательных реакций полимеризации, протекающих при воздействии фонового излучения.

Проводимость полидиацетиленов может быть увеличена путем допирования (введение примесей). Например, допирование йодом хорошо известно в данной области техники для увеличения проводимости полидиацетиленов. Однако было бы особенно полезно использовать фотодопирующий агент, который активируется в то же время, когда активированный диацетилен подвергается полимеризации с получением полидиацетилена. Примерами таких фотодопирующих агентов являются генераторы фотокислот "ониевого" типа, подходящим примером которых является Cyracure UVI-6974.

Активируемые диацетилены и их полидиацетилены по настоящему изобретению особенно подходят для применения в печатных электронных схемах в следующих областях: ультратонкие дисплеи, солнечные панели, электронные наклейки на кожу, "умная" упаковка. Они также особенно подходят для нанесения на тонкие гибкие субстраты, такие как полимер и бумага. Они могут быть использованы для изготовления органических тонкопленочных транзисторов, таких как транзисторы, используемые в электронных дисплеях, таких как электронная бумага, LCD (дисплей на жидких кристаллах) и OLED (дисплей на органических светоизлучающих диодах). Они также подходят для применения в дешевых органических сенсорах, устройствах для преобразования световой или солнечной энергии в электроэнергию и электронных схемах.

Агент, поглощающий БИК свет

Агенты, поглощающие БИК свет, представляют собой соединения, которые поглощают свет в диапазоне длин волн от 700 до 2500 нм. Они могут быть использованы вместе с цветообразующим соединением, которое является термоактивируемым. Конкретные примеры типов соединений, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают в себя, но не ограничиваются этим:

1. Органические агенты, поглощающие БИК

2. "Проводящие" полимеры, поглощающие БИК

3. Неорганические агенты, поглощающие БИК

4. Нестехиометрические неорганические агенты, поглощающие БИК.

Особенно предпочтительными агентами, поглощающими БИК, являются агенты, которые по существу не поглощают в видимой области спектра (от 400 до 700 нм) и, таким образом, дают в результате покрытия, которые кажутся визуально бесцветными.

Органические агенты, поглощающие БИК, известны как БИК красители/пигменты. Примеры включают в себя, но не ограничиваются этим: семейства металло-порфиринов, металло-тиоленов и политиоленов, металло-фталоцианины, их аза-варианты, их конденсированные варианты, пирилиевые соли, скварилиевые, крокониевые, амминиевые, диимониевые, цианины и индоленинцианины.

Примеры органических соединений, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, описаны в US 6911262 и приведены в Developments in the Chemistry and Technology of Organic Dyes, J Griffiths (ed), Oxford: Blackwell Scientific, 1984, и Infrared Absorbing Dyes, M Matsuoka (ed), New York: Plenum Press, 1990. Другие примеры БИК красителей или пигментов по настоящему изобретению можно найти в серии Epolight™, поставляемой Epolin, Newark, NJ, USA; серии ADS, поставляемой American Dye Source Inc, Quebec, Canada; сериях SDA и SDB, поставляемых HW Sands, Jupiter, FL, USA; серии Lumogen™, поставляемой BASF, Germany, особенно Lumogen™ I R765, IR788 и IR1050; и серии красителей Pro-Jet™, поставляемой FujiFilm Imaging Colorants, Blackley, Manchester, UK, особенно Pro-Jet™ 830NP, 900NP, 825LDI и 830LDI. Другие примеры продают HW Sands и Few Chemicals GmbH. Другие примеры описаны в WO 08/050153.

Примеры "проводящих" полимеров, поглощающих БИК, включают в себя PEDOT (поли(3,4-этилендиокситиофен)), такой как спектр продуктов Clevios, поставляемых НС Starck. Другие примеры описаны в WO 05/12442.

Примеры неорганических агентов, поглощающих БИК, включают в себя соли меди(II). Особенно предпочтительным является гидроксилфосфат меди(II) (СНР). Другие примеры описаны в WO 05/068207.

Примеры нестехиометрических неорганических поглощающих агентов включают в себя восстановленный оксид индия-олова, восстановленный оксид сурьмы-олова, восстановленный нитрат титана и восстановленный оксид цинка. Другие примеры описаны в WO 05/095516. Восстановленный оксид индия-олова является особенно предпочтительным в комбинации с лазером с длиной волны от 1550 нм до 2500 нм. Допированные неорганические агенты, поглощающие БИК, также являются частью настоящего изобретения.

Особенно предпочтительно, если профиль поглощения агента, поглощающего БИК, приблизительно совпадает с длиной (длинами) волны (волн) излучения используемого источника БИК света.

Агенты, поглощающие БИК, являются предпочтительными, однако изобретение не ограничивается ими. Другие светопоглощающие агенты, которые могут быть использованы, включают в себя агенты, поглощающие УФ свет (от 200 до 400 нм), видимый свет (от 400 до 700 нм) и среднее инфракрасное излучение (примерно 10,6 микрон). Примеры включают в себя красители/пигменты, поглотители УФ и агенты типа Iriodin.

Покрытия

Цветообразующее соединение и агент, поглощающий БИК (если он присутствует) обычно наносят на субстрат в композиции печатной краски. Композиция печатной краски может быть водной или неводной. Это может быть композиция печатной краски, которая содержит как цветообразующее соединение, так и агенты, поглощающие БИК. Или они могут наноситься раздельно, причем первый покрывающий слой содержит одно из двух соединений под верхним слоем, содержащим другое соединение. Композиция (композиции) печатной краски также может (могут) содержать другие добавки, известные в области печати, такие как: связующие, которые обычно представляют собой полимеры и включают в себя акриловые полимеры, стирольные полимеры и их гидрированные продукты, виниловые полимеры и их производные, полиолефины и их гидрированные и эпоксидированные продукты, альдегидные полимеры, эпоксидные полимеры, полиамиды, сложные полиэфиры, полиуретаны, полимеры на основе сульфонов и природные полимеры и их производные, такие как связующие на основе целлюлозы. Связующее также может представлять собой смесь полимерных связующих и систему "сердцевина-оболочка" (core-shell). Оно также может представлять собой смесь жидких мономеров и подходящего фотоинициатора, которая образует одно из вышеперечисленных полимерных связующих при облучении УФ светом после нанесения покрытия. Примеры подходящих связующих систем включают в себя продукты Glascol и Joncryl, поставляемые BASF, продукты Paranol, поставляемые ParaChem, продукты Witcobond, поставляемые Baxenden Chemicals, продукты Texicryl, поставляемые Scott-Bader, и продукты Neo, поставляемые DSM NeoResins⁺. Другие добавки в композицию (композиции) печатной краски включают в себя: растворители, поверхностно-активные вещества, стабилизаторы, загустители, воски, матирующие агенты, отбеливающие агенты, такие как TiO₂, пеногасители, щелочи, биоциды, красители, модификаторы реологии, поглотители УФ, антиоксиданты, HALS (светостабилизаторы на основе стерически затрудненных аминов), увлажняющие агенты, красители, противодымные агенты и маркеры.

Также возможно, чтобы активируемое светом реакционноспособное соединение, меняющее цвет, и агент, поглощающий БИК (если присутствует), наносили на субстрат без применения покрытия (покрытий). Они могут быть непосредственно внедряться/включаться в субстрат, и их обычно добавляют к субстрату во время его изготовления. Также возможно, чтобы один из компонентов внедрялся/включался в субстрат, а другой был нанесен в составе покрытия.

Другие химические вещества, меняющие цвет

Покрытия и субстраты по настоящему изобретению также могут содержать другие "неактивируемые" химические вещества, меняющие цвет, которые непосредственно реагируют на свет, в частности, лазерный свет. Примеры включают в себя оксианионы металл