Содержащие структурированные органические пленки покрытия для лицевых пластин струйных печатающих устройств

Содержащие структурированные органические пленки покрытия для лицевых пластин струйных печатающих устройств

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки создания изобретения

Настоящее изобретение относится к покрытию лицевой стороны головки для струйной печати, такому как противообрастающее покрытие для лицевых пластин струйных печатающих устройств.

Кроме того, изобретение относится к покрытию, которое предотвращает намачивание чернилами, просачивание и затекание чернил, таких как закрепляющиеся под действием ультрафиолетового излучения чернила и твердые чернила на лицевую сторону головки для струйной печати.

Струйные печатающие системы обычно имеют одну или несколько печатающих головок с множеством сопел для распыления чернил, из которых капли жидкости выбрасываются в направлении носителя. Обычно чернила подаются в сопла печатающей головки из подающей камеры или трубопровода в печатающей головке, куда в свою очередь чернила поступают из определенного источника, такого как резервуар с расплавленными чернилами или картридж с чернилами. Каждое сопло для распыления чернил может иметь канал, один конец которого с возможностью движения флюидов сообщается с трубопроводом для подачи чернил. На другом конце канала обычно расположено отверстие или распылитель для выброса капель чернил. Распылители сопла могут быть выполнены в дырчатой или сопловой пластине, которая имеет отверстия, соответствующие распылителям сопла для распыления чернил. В процессе работы сигналы выброса капель приводят в действие исполнительные механизмы в соплах для распыления чернил и капли чернил вытесняются из распылителей сопла на носитель. Путем избирательного приведения в действие исполнительных механизмов сопла с целью выброса капель чернил по мере того, как носитель и(или) узел печатающей головки перемещаются относительно друг друга, осаждаемые капли можно точно структурировать и формировать на носителе конкретные тексты и графические изображения. Один из примеров печатающей головки с массивом полной ширины описан в патентной заявке US 2009/0046125.

Краткое изложение сущности изобретения

В настоящем изобретении предложено покрытие лицевой стороны головки для струйной печати, представляющее собой структурированную органическую пленку (СОП), содержащую множество сегментов, множество линкеров, образующих ковалентную органическую структуру (КОС). В вариантах осуществления предусмотрено, что за счет такого покрытия, нанесенного на лицевую сторону головки для струйной печати, распыляемые капли чернил, таких как закрепляющиеся под действием ультрафиолетового излучения чернила или твердые чернила, обладают очень низкой сцепляемостью с поверхностью. В вариантах осуществления покрытие сохраняет это свойство даже после множества циклов очистки (например, более 200 циклов очистки или протирания или более 500 циклов очистки или протирания), за счет чего предотвращается загрязнение чернилами и капли чернил могут скатываться с лицевой стороны, не оставляя после себя следов.

В дополнительных вариантах осуществления предложено печатающее устройство, содержащее головку для струйной печати, имеющую лицевую сторону, на которую нанесено покрытие, представляющее собой структурированную органическую пленку (СОП), содержащую множество сегментов, множество линкеров, образующих ковалентную органическую структуру (КОС), при этом угол смачивания распыляемыми каплями чернил, такими как закрепляющиеся под действием ультрафиолетового излучения чернила или твердые чернила, составляет от около 140° до около 60°, как, например, от около 110° до около 75°. При заполнении печатающей головки чернилами желательно, чтобы чернила удерживались внутри распылителя до наступления момента их выброса. Обычно чем больше угол смачивания чернилами, тем лучше (выше) внешнее давление. Внешнее давление является показателем способности дырчатой пластины предотвращать просачивание чернил из отверстия распылителя при повышении давления в резервуаре для чернил. Предложенные в изобретении покрытия, обеспечивающие сочетание низкой сцепляемости и большого угла смачивания у закрепляющихся под действием ультрафиолетового излучения чернил и твердых чернил, дополнительно выгодно обеспечивают улучшенное внешнее давление и(или) уменьшение или предотвращение просачивания чернил из распылителя.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 проиллюстрирован пример того, как чернила конденсируются и разбрызгиваются из обычных головок для струйной печати после цикла печати,

на фиг.2 проиллюстрировано поперечное сечение лицевой стороны печатающей головки с нанесенным на нее покрытием согласно настоящему изобретению,

на фиг.3 проиллюстрировано поперечное сечение лицевой стороны другой печатающей головки с нанесенным на нее покрытием согласно настоящему изобретению,

на фиг.4А-П проиллюстрированы примеры структурных блоков с выделенными симметричными элементами.

Подробное описание

Предложенные в настоящем изобретении покрытия обладают устойчивостью к загрязнению, затеканию и просачиванию чернил, таких как закрепляющиеся под действием ультрафиолетового излучения чернила и закрепляющиеся под действием ультрафиолетового излучения с фазовым переходом чернила и твердые чернила (также называемые чернилами с фазовым переходом), и сохраняют эту устойчивость даже после множества циклов очистки/ухода. В настоящем изобретении продемонстрировано, что СОП обладают хорошей сцепляемостью с полиимидом и нержавеющей сталью (материалами лицевой пластины сопла для распыления чернил), обладают высокой термостойкостью и обеспечивают легкое стекание твердых чернил и закрепляющихся под действием ультрафиолетового излучения чернил с поверхности даже после длительных периодов воздействия.

Покрытия, содержащие структурированные органические пленки (СОП) согласно настоящему изобретению, могут наноситься на разнообразные основы, включая нержавеющую сталь и полиимид, разнообразными способами из раствора (распылением, погружением, ракельным ножом) с получением соответствующей толщины, предварительно заданной пользователем. Могут выбираться содержащие СОП покрытия, обладающие сильной сцепляемостью с нержавеющей сталью и полиимидом без необходимости изменения свойств поверхности или использования промоторов. Содержащие СОП покрытия согласно настоящему изобретению являются термостойкими (отсутствие заметных изменений и повреждений через 45 дней после воздействия в течение длительного времени температур >200°С) и им может быть придана несмачиваемость чернилами и способность не сцепляться с чернилами, такими как твердые чернила или закрепляющиеся под действием ультрафиолетового излучения чернила, за счет чего чернила могут легко стекать с поверхности даже после длительных периодов воздействия. Содержащие СОП покрытия обладают устойчивостью к поверхностному износу или повреждению.

Содержащие СОП покрытия могут наноситься на основу, например на сопловую пластину головки для струйной печати. СОП может придавать покрытию дополнительную функциональность, такую как олеофобность или гидрофобность.

Предложенные в изобретении покрытия обладают очень низкой сцепляемостью с чернилами, такими как закрепляющиеся под действием ультрафиолетового излучения чернила и твердые чернила по данным испытаний чернил на стекание, согласно которым капли чернил стекают с лицевой стороне печатающей головки, не оставляя следа. Описанные в изобретения покрытия лицевой стороны головки для струйной печати позволяют с высокой производительностью получать высококачественные цифровые печатные изображения с использованием чернил, таких как закрепляющиеся под действием ультрафиолетового излучения чернила или твердые чернила, которые выбрасываются из печатающей головки, при этом изображения не содержат дефектов печати, возникающих вследствие неправильного распыления капель или недостающих струй из-за затекания чернил на лицевую сторону, как в случае известных покрытий лицевой стороны печатающей головки.

Угол смачивания слоя содержащего СОП покрытия распыляемыми каплями закрепляющихся под действием ультрафиолетового излучения чернил или распыляемыми каплями твердых чернил может составлять от около 140° до около 60° или от около 110° до около 75°, или от около 100° до около 85°. При заполнении печатающей головки чернилами желательно, чтобы чернила оставались внутри распылителя печатающей головки до наступления момента выброса чернил. Обычно чем больше угол смачивания чернилами, тем лучше (выше) внешнее давление (затекания). При большом угле смачивания слоя содержащего СОП покрытия сопловой пластины печатающей головки может уменьшаться смачивающая способность и повышаться качество капель распыляемых чернил, а также устраняться просачивание. Как указано в описании, термин "внешнее давление" является показателем способности дырчатой сопловой пластины предотвращать просачивание чернил из отверстия распылителя при повышении давлении в резервуаре с чернилами. Предложенный в изобретении слой содержащего СОП покрытия, обеспечивающий сочетание низкой сцепляемости и большого угла смачивания у закрепляющихся под действием ультрафиолетового излучения чернил и твердых чернил, способен дополнительно выгодно обеспечивать улучшенное внешнее давление и(или) уменьшение/предотвращение просачивания чернил из распылителя.

Термин "СОП" в целом означает ковалентную органическую структуру (КОС), которая на макроскопическом уровне представляет собой пленку. Выражение "макроскопический уровень" относится к наблюдаемой невооруженным глазом СОП согласно изобретению.

Описанные в изобретении покрытия обладают соответствующими характеристиками стойкости к истиранию, позволяющими применять их в качестве покрытий поверхности печатающей головки во избежание чрезмерного износа при эксплуатации или протирке. В вариантах осуществления покрытия согласно настоящему изобретению представляют собой структурированную органическую пленку (СОП), содержащую множество сегментов, множество линкеров, образующих ковалентную органическую структуру (КОС), и в конкретных вариантах осуществления необязательно СОП, содержащую фторированный сегмент.

Расчет и регулировка содержания фтора в композициях СОП согласно настоящему изобретению является простой задачей и не требует ни синтеза полимеров специального назначения, ни процедур смешивания/диспергирования. Кроме того, композиции СОП согласно настоящему изобретению могут представлять собой композиции СОП, в которых содержащийся в них фтор равномерно диспергирован и структурирован на молекулярном уровне.

Покрытия могут наноситься на печатающую головку, как, например, на лицевую сторону печатающей головки. Для нанесения покрытия(-й) на поверхность печатающей головки может использоваться любой применимый способ. Применимые методы нанесения покрытия включают нанесение покрытия из раствора, распылением, погружением, ракельным ножом и рассмотренные далее методы.

Дырчатая пластина печатающей головки (или фильерная пластина или лицевая пластина печатающей головки) может быть выполнена из любого применимого материала и может иметь любую конфигурацию, применимую в устройстве. В целях облегчения изготовления обычно выбирают фильерные пластины квадратной или прямоугольной формы. Фильерные пластины могут иметь любой применимый состав. В вариантах осуществления дырчатые пластины или фильерные пластины состоят из нержавеющей стали, стали, никеля, меди, алюминия, полиимида, кремния или СОП. Фильерные пластины также могут быть выполнены из нержавеющей стали, выборочно покрытой твердым припоем, таким как золото.

Покрытия могут применяться для печатающей головки любого типа. На фиг.2 проиллюстрирована печатающая головка 200 с нанесенным на нее покрытием согласно настоящему изобретению, которое представляет собой СОП. Печатающая головка 200 имеет основу 202 с преобразователями 204 на одной поверхности и акустическими линзами 206 на противоположной поверхности. На определенном расстоянии от основы 202 находится пластина-регулятор 208 уровня жидкости. Покрытие 210 согласно настоящему изобретению наносят вдоль пластины 208. Содержащие СОП покрытия могут иметь толщину от около 10 нм до около 100 мкм, как, например, от около 50 нм до около 20 мкм или от около 100 нм до около 10 мкм.

Основа 202 и пластина-регулятор 208 уровня жидкости образуют канал, в котором находится движущаяся жидкость 212. Пластина-регулятор 208 уровня жидкости содержит матрицу 214 отверстий 216. Преобразователи 204, акустические линзы 206 и отверстия 216 расположены на одной оси, в результате чего акустическая волна, создаваемая одним преобразователем 204, фокусируется его соосными акустическими линзами 206 приблизительно на свободной поверхности 218 жидкости 212 в соосном отверстии 216. При обеспечении достаточной мощности поверхность 218 испускает каплю.

На фиг.3 проиллюстрирован другой вариант осуществления печатающей головки 300 с нанесенным на нее покрытием согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг.3, печатающая головка 300 для струйной печати с дозированием чернил имеет корпус 302, который содержит одну или несколько напорных камер 304 для чернил, которые соединены или сообщаются с одним или несколькими источниками 306 чернил. Печатающая головка 300 для струйной печати имеет одно или несколько средств выброса чернил, таких как отверстия или распылители/патрубки 308. Типичное струйное печатающее устройство имеет множество напорных камер 304 для чернил, каждая из которых соединена с одним или несколькими распылителями/патрубками 308. Для простоты на фиг.3 проиллюстрирован один патрубок 308. Каждый распылитель/патрубок 308 соединен или сообщается с камерой 304 для чернил посредством канала для чернил, обозначенного стрелками 310. Во время формирования капель чернила проходят через распылитель/патрубок 308. Капли чернил перемещаются по траектории 310 из распылителей/патрубков 308 в направлении запечатываемого материала (не показан), который отстоит на определенное расстояние от распылителей/патрубков 308. Распылители/патрубки 308 могут быть выполнены в фильерной пластине или лицевой пластине 312 печатающей головки, помещающейся в корпусе 302, с выходной стороны печатающей головки 300 для струйной печати. Покрытие 314 согласно настоящему изобретению наносят вдоль фильерной пластины 312.

Печатающая головка может иметь лицевую сторону с нанесенным на нее покрытием с низкой сцепляемостью, представляющим собой структурированную органическую пленку (СОП), содержащую множество сегментов, множество линкеров, образующих ковалентную органическую структуру (КОС), при этом угол смачивания покрытия распыляемыми каплями чернил, таких как закрепляющиеся под действием ультрафиолетового излучения чернила или твердые чернила, составляет от около 140° до около 60°, в конкретных вариантах осуществления превышает около 110° или превышает около 75°. Обычно чем больше угол смачивания чернилами, тем выше внешнее давление. Как указано выше, внешнее давление является показателем способности дырчатой пластины предотвращать просачивание чернил из распылителя при повышении давления в резервуаре для чернил. В вариантах осуществления покрытия согласно настоящему изобретению обеспечивают сочетание низкой сцепляемости и большого угла смачивания у чернил, таких как закрепляющиеся под действием ультрафиолетового излучения чернила и твердые чернила, что выгодно сказывается на внешнем давлении.

Описанное в изобретении покрытие представляет собой СОП, содержащую множество сегментов, множество линкеров, образующих ковалентную органическую структуру (КОС), такую как "стойкая к действию растворителей" СОП, СОП с перемычками, композитную СОП и(или) СОП с периодической структурой. Термин "стойкая к действию растворителей" означает преимущественное отсутствие (1) вымывания атомов и(или) молекул, которые входили в состав СОП и(или) композиции СОП (такой как композитная СОП), и(или) (2) разделения фаз молекул, которые входили в состав СОП и(или) композиции СОП (такой как композитная СОП), в результате чего повышается восприимчивость слоя, в который входит СОП, к растрескиванию под действием растворителя/напряжения или разложения. Термин "преимущественное отсутствие" означает вымывание менее около 0,5% атомов и(или) молекул СОП после непрерывного воздействия на содержащий СОП элемент формирования изображения (или слой элемента формирования изображения на основе СОП) или его погружения в жидкий проявитель или растворитель (водную жидкость-носитель или органическую жидкость-носитель, такую как изопарафиновые углеводороды, например, изопар) в течение около 24 часов или более (как, например, около 48 часов или около 72 часов), или вымывание менее около 0,01% атомов и(или) молекул СОП после воздействия на содержащий СОП элемент формирования изображения (или слой элемента формирования изображения на основе СОП) или его погружения в жидкий проявитель или растворитель в течение около 24 часов или более (как, например, около 48 часов или около 72 часов).

Термин "органическая жидкость-носитель" означает, например, органические жидкости или растворители, применяемые в жидких проявителях и(или) чернилах.

СОП согласно настоящему изобретению на макроскопическом уровне может представлять собой преимущественно не содержащую микроотверстий СОП или не содержащую микроотверстий СОП с непрерывными ковалентными органическими структурами, которые могут иметь протяженность больших масштабов.

"Преимущественно не содержащая микроотверстий СОП" или "не содержащая микроотверстий СОП" может быть получена из реакционной смеси, которую наносят на поверхность нижележащей основы. Термин "преимущественно не содержащая микроотверстий СОП" означает СОП, в которой на квадратный сантиметр преимущественно отсутствуют микроотверстия, поры или интервалы, превышающие расстояние между остовами двух соседних сегментов; или в которой на квадратный сантиметр имеется менее 10 микроотверстий, пор или интервалов, диаметр которых превышает около 250 нанометров. Термин "не содержащая микроотверстий СОП" означает СОП, в которой на квадратный микрон отсутствуют микроотверстия, поры или интервалы, превышающие расстояние между остовами двух соседних сегментов, или в которой на квадратный микрон отсутствуют микроотверстия, поры или интервалы, диаметр которых превышает около 500 ангстрем.

СОП согласно настоящему изобретению содержат молекулярные структурные блоки, имеющие сегменты (S) и функциональные группы (Fg).

Симметрия молекулярного структурного блока зависит от расположения функциональных групп (Fgs) по окружности сегментов молекулярного структурного блока.

Применение симметричных структурных блоков является практичным по двум причинам: (1) улучшается прогнозирование структурирования молекулярных структурных блоков, поскольку компоновка правильных фигур является более изученным процессом в ретикулярной химии, и (2) облегчается завершенная реакция между молекулярными структурными блоками за счет меньшего числа возможных ошибочных конфигураций/ориентации симметричных структурных блоков, которые способны вызывать множество дефектов компоновки внутри СОП.

На фиг.4А-П проиллюстрированы примеры структурных блоков с выделенными симметричными элементами. Такие симметричные элементы имеются у структурных блоков, которые могут использоваться в настоящем изобретении.

Неограничивающие примеры молекулярных объектов различных классов, которые могут служить молекулярными структурными блоками для СОП согласно настоящему изобретению, включают структурные блоки, содержащие углеродный или кремниевый атомный остов; структурные блоки, содержащие алкоксильные остовы; структурные блоки, содержащие азотный или фосфорный атомный остов; структурные блоки, содержащие арильные остовы; структурные блоки, содержащие карбонатные остовы; структурные блоки, содержащие карбоциклический, карбобициклический или карботрициклический остов; и структурные блоки, содержащие олиготиофеновый остов.

Функциональные группы являются реакционно-способными химическими составляющими молекулярных структурных блоков, которые участвуют в химической реакции компоновки сегментов в процессе формирования СОП. Неограничивающие примеры функциональных групп включают галогены, спирты, простые эфиры, кетоны, карбоновые кислоты, сложные эфиры, карбонаты, амины, амиды, имины, мочевины, альдегиды, изоцианаты, тозилаты, алкены, алкины и т.п.

Сегмент является частью молекулярного структурного блока, на которую опираются функциональные группы и которая содержит все атомы, не связанные с функциональными группами. Кроме того, состав сегмента молекулярного структурного блока остается неизменным после образования СОП.

Сегмент СОП может содержать по меньшей мере один атом какого-либо элемента за исключением углерода, например по меньшей мере один атом, выбранный из группы, включающей водород, кислород, азот, кремний, фосфор, селен, фтор, бор и серу.

Линкер является химической составляющей, которая образуется в СОП после химической реакции между функциональными группами, содержащимися в молекулярных структурных блоках, и(или) перемычкой.

Линкер может представлять собой ковалентную связь, отдельный атом или группу ковалентно связанных атомов. Линкерами могут являться хорошо известные химические группы, такие как, например, сложные эфиры, кетоны. амиды, имины, простые эфиры, уретаны, карбонаты и т.п. или их производные.

СОП имеют любое применимое соотношение геометрических размеров. Например, СОП могут иметь соотношения геометрических размеров свыше около 30:1 или свыше около 100:1. Соотношением геометрических размеров СОП является соотношение ее средней ширины или диаметра (следующего после толщины наибольшего размера) и ее средней толщины (наименьшего размера). Наибольшим размером является СОП ее длина, которая не учитывается при вычислении соотношения геометрических размеров СОП.

КОС обладают характерными свойствами, такими как высокая термостойкость (обычно выше 400°С в атмосферных условиях), слабая растворимость в органических растворителях (химическая стабильность) и пористость (способность к обратимому поглощению гостевых молекул). СОП также могут обладать этими характерными свойствами.

Дополнительная функциональность отражает свойство, которое не присуще обычным КОС и может быть получено путем выбора молекулярных структурных блоков, молекулярные составы которых обеспечивают дополнительную функциональность у получаемых СОП.

Термин "прогнозируемое свойство" молекулярного структурного блока означает известное свойство определенных молекулярных составов или свойство, которое может быть надлежащим образом обнаружено специалистом в данной области техники после изучения молекулярного состава сегмента. Термины "прогнозируемое свойство" и "дополнительная функциональность" означают одно и то же общее свойство (гидрофобность, электроактивность и т.д.), но "прогнозируемое свойство" используется применительно к молекулярному структурному блоку, а "дополнительная функциональность" применительно к СОП.

Гидрофобность (сверхгидрофобность), гидрофильность, липофобность (сверхлипофобность), липофильность, фотохромия и(или) электроактивность (проводящие свойства, полупроводящие свойства, перенос носителей заряда) СОП являются некоторыми примерами свойств, которые могут отражать "дополнительную функциональность" СОП.

Термин гидрофобный (сверхгидрофобный) означает способность отталкивать воду или другие поляризованные частицы. Гидрофобными являются вещества, которые имеют углы смачивания водой более 90°, измеренные с помощью гониометра или аналогичного прибора. Высокая гидрофобность соответствует углам смачивания водой от около 130° до около 180°. Сверхгидрофобность соответствует углам смачивания водой свыше около 150°.

О сверхгидрофобности можно говорить, когда капля воды образует определенный угол скольжения с поверхностью, такой как от около 1° до менее около 30° или угол скольжения менее около 10°.

Термин гидрофильный означает способность или поверхность, способную притягивать, всасывать или впитывать воду или другие поляризованные частицы.

Термин липофобный (олеофобный) означает способность отталкивать масло или другие неполяризованные частицы, такие как алканы, жиры и парафины. Липофобные вещества имеют углы смачивания маслом более 90°, измеренные с помощью гониометра или аналогичного устройства. Термин олеофобный означает смачиваемость поверхности, которая имеет угол смачивания закрепляющимися под действием ультрафиолетового излучения чернилами, твердыми чернилами, гексадеканом, додеканом, углеводородами и т.д. около 55° или более. О высокой олеофобности говорят, когда капля жидкости на углеводородной основе образует с поверхностью большой угол смачивания, такой как от около 130° или от около 135° до около 170°. О сверхолеофобности говорят, когда капля жидкости на углеводородной основе образует с поверхностью большой угол смачивания, такой как более 150°.

О сверхолеофобности также говорят, когда капля жидкости на углеводородной основе образует с поверхностью угол скольжения от около 1° до менее около 30° или менее около 10°.

Термин липофильный (олеофильный) означает способность притягивать масло или другие неполяризованные частицы, такие как алканы, жиры и парафины, или относится к поверхности, которая легко смачивается такими частицами. Липофильные вещества обычно отличаются тем, что имеют угол смачивания маслом от небольшого до нулевого.

СОП с дополнительной гидрофобной функциональностью может быть получена путем использования молекулярных структурных блоков, обладающих прогнозируемой гидрофобностью и(или) имеющих шероховатую, рельефную или пористую поверхность в субмикронном или микронном масштабе.

Молекулярные структурные блоки, содержащие высокофторированные сегменты, обладают прогнозируемой гидрофобностью, и из них могут быть получены СОП с дополнительной гидрофобной функциональностью. Высокофторированными сегментами являются сегменты, у которых число атомов фтора, содержащихся в сегменте(-ах), деленное на число атомов водорода, содержащихся в сегменте(-ах), превышает единицу. Из фторированных сегментов, не являющихся высокофторированными сегментами, также могут быть получены СОП с дополнительной гидрофобной функциональностью.

Фторированные СОП могут быть получены из разновидностей любого из молекулярных структурных блоков, сегментов и(или) линкеров, у которых один или несколько атомов водорода в молекулярных структурных блоках замещены фтором. Упомянутые фторированные сегменты могут содержать, например, тетрафторгидрохинон, гидрат перфторадипиновой кислоты, 4,4'-(гексафторизопропилиден)дифталевый ангидрид, 4,4'-(гексафторизопропилиден) дифенол и т.п.

СОП, имеющие шероховатую, рельефную или пористую поверхность в субмикронном или микронном масштабе, также могут обладать гидрофобностью. Шероховатая, рельефная или пористая поверхность СОП может быть получена за счет функциональных групп со свободными связями, присутствующих на поверхности пленки или за счет структуры СОП. Тип структуры и степень структурирования зависит от геометрии молекулярных структурных блоков и эффективности химических связей. Размер элемента, обеспечивающий шероховатость или рельефность поверхности, составляет от около 100 нм до около 10 мкм, например от около 500 нм до около 5 мкм.

СОП с гидрофильной дополнительной функциональностью могут быть получены путем использования молекулярных структурных блоков, обладающих прогнозируемой гидрофильностью и(или) содержащих полярные связующие группы.

Молекулярные структурные блоки, содержащие сегменты, имеющие полярные заместители, обладают прогнозируемой гидрофильностью, и из них могут быть получены СОП с гидрофильной дополнительной функциональностью. Термин полярные заместители означает заместители, которые способны образовывать водородные связи с водой и включают гидроксильную, амино, аммониевую и карбонильную группу (кетон, карбоновую кислоту, сложный эфир, амид, карбонат, мочевину).

СОП с дополнительной электроактивной функциональностью могут быть получены путем использования молекулярных структурных блоков, обладающих прогнозируемой электроактивностью и(или) являющихся электроактивными в результате компоновки конъюгированных сегментов и линкеров. Далее будут описаны молекулярные структурные блоки с прогнозируемой способностью к дырочному переносу, прогнозируемой способностью к электронному переносу и прогнозируемыми полупроводящими свойствами.

Способ изготовления СОП для включения в покрытия, таких как стойкие к действию растворителей СОП, обычно включает ряд операций или стадий, которые могут выполняться в любой применимой последовательности и с возможностью выполнения двух или более операций одновременно или в непосредственной близости по времени.

Способ изготовления структурированной органической пленки, включающий:

(а) получение содержащей жидкость реакционной смеси, в которую входит множество молекулярных структурных блоков, каждый из которых содержит сегмент и несколько функциональных групп, и первичная СОП,

(б) нанесение реакционной смеси в виде сырой пленки,

(в) преобразования сырой пленки, содержащей молекулярные структурные блоки, в сухую пленку, представляющую собой СОП, содержащую множество сегментов и множество линкеров, образующих ковалентную органическую структуру, при этом на макроскопическом уровне ковалентная органическая структура представляет собой пленку,

(г) необязательно отделение СОП от основы покрытия с целью получения самостоятельной СОП,

(д) необязательно формирование рулона из самостоятельной СОП,

(е) необязательно резку СОП и сшивание из нее ленты, и

(ж) необязательно выполнение описанного способа(-ов) получения СОП с использованием СОП (которая была получена путем выполнения описанного способа(-ов) получения СОП) в качестве основы для последующего способа(-ов) получения СОП.

Реакционная смесь содержит множество молекулярных структурных блоков, которые растворены, суспендированы или смешаны в жидкости. Множество молекулярных структурных блоков могут относиться к одному типу или к двум или более типам. Если один или несколько из молекулярных структурных блоков представляет собой жидкость, использование дополнительной жидкости является необязательным. В реакционную смесь необязательно могут добавляться катализаторы, чтобы способствовать получению первичной СОП и(или) изменению кинетики получения СОП на описанной выше стадии (в).

Компоненты реакционной смеси (молекулярные структурные блоки, необязательно жидкость, необязательно катализаторы и необязательно добавки) соединяют в сосуде. Реакционная смесь также может перемешиваться, взбалтываться, измельчаться и т.п., чтобы обеспечить равномерное распределение компонентов состава до нанесения реакционной смеси в виде сырой пленки.

Реакционная смесь должна обладать вязкостью для удержания нанесенного сырого слоя. Вязкость реакционной смеси составляет от около 10 до около 50000 сПз, например, от около 25 до около 25000 сПз или от около 50 до около 1000 сПз.

Концентрация молекулярных структурных блоков и перемычек в реакционной смеси определяется как общий вес молекулярных структурных блоков и необязательно перемычек и катализаторов, деленный на общий вес реакционной смеси. Концентрация структурных блоков может составлять от около 3 до 100%, например от около 5 до около 50% или от около 15 до около 40%.

Жидкости, используемые в реакционной смеси, могут представлять собой чистые жидкости, такие как растворители и(или) смеси растворителей. Жидкости используются для растворения или суспендирования молекулярных структурных блоков и катализаторов/модификаторов в реакционной смеси. Выбор жидкости обычно делается с учетом уравновешивания растворимости/дисперсии молекулярных структурных блоков и конкретной концентрации структурных блоков, вязкости реакционной смеси и температуры кипения жидкости, которая влияет на преобразование сырого слоя в сухую СОП. Применимые жидкости могут иметь температуру кипения от около 30 до около 300°С, такую как от около 65°С до около 250°С или от около 100°С до около 180°С.

Жидкости могут содержать различные классы молекул, таких как алканы; смешанные алканы; разветвленные алканы; ароматические соединения; простые эфиры; циклические простые эфиры; сложные эфиры; кетоны; циклические кетоны; амины; амиды; спирты; нитрилы; галогенированные ароматические соединения; галогенированные алканы; и воду.

В реакционной смеси может необязательно присутствовать катализатор для облегчения преобразования сырого слоя в сухую СОП. Выбор и использование необязательного катализатора зависит от функциональных групп молекулярных структурных блоков. Типичная концентрация катализатора составляет от около 0,01% до около 25%, например от около 0,1% до около 5% концентрации молекулярных структурных блоков в реакционной смеси. Катализатор необязательно может присутствовать в окончательной композиции СОП.

В реакционной смеси и сыром слое необязательно могут присутствовать добавки или вспомогательные компоненты, такие как присадки. Такие добавки или вспомогательные компоненты также могут включаться в сухую СОП. Термины "добавка" или "вспомогательный компонент" означают, например, атомы или молекулы, не связанные ковалентными связями в СОП, а беспорядочно распределенные в композиции. Такие добавки могут использоваться для изменения физических свойств СОП, таких как электрические свойства (проводимость, полупроводящие свойства, электронный перенос, дырочный перенос), поверхностная энергия (гидрофобность, гидрофильность), прочность на разрыв и теплопроводность; такие добавки могут содержать эластификаторы, армирующие волокна, смазки, антистатики, связующие вещества, смачиватели, антивуаленты, ингибиторы горения, стабилизаторы ультрафиолетового излучения, ингибиторы окисления, биоциды, красители, пигменты, отдушки, дезодораторы, инициаторы образования зародышей и т.п.

В вариантах осуществления СОП может дополнительно содержать молекулы с переносом дырок или акцепторы электронов в качестве вспомогательного компонента, при этом такие молекулы переноса носителей заряда включают, например, материал с переносом электронных дырок, выбранный из соединений, в главной или боковой цепи которых содержится полициклическое ароматическое кольцо, таких как антрацен, пирен, фенантрен, коронен и т.п., или азотсодержащее кольцо, таких как индол, карбазол, оксазол, изоксазол, тиазол, имидазол, пиразол, оксадиазол, пиразолин, тиадиазол, триазол и гидразон. Типичные материалы с переносом электронных дырок включают электронодонорные соединения, такие как карбазол; N-этилкарбазол; N-изопропилкарбазол; N-фенилкарбазол; тетрафенилпирен; 1-метилпирен; перилен; хризен; антрацен; тетрафен; 2-фенилнафталин; азопирен; 1-этилпирен; ацетилпирен; 2,3-бензохризен; 2,4-бензопирен; 1,4-бромпирен; поли(N-винилкарбазол); поли(винилпирен); поли(винилтетрафен); поли(винилтетрацен) и поли(винилперилен). Применимые материала с электронным переносом включают акцепторы электронов, такие как 2,4,7-тринитро-9-флуоренон; 2,4,5,7-тетранитрофлуоренон; динитроантрацен; динитроакриден; тетрацианопирен; динитроантрахинон; и бутилкарбонилфлуоренмалононитрил (смотри патент US 4921769). Молекулы с переносом дырок или акцепторы электронов, когда они присутствуют, могут содержаться в композитной СОП в любом желаемом или эффективном количестве, таком как от около 0,25% до около 50% по весу СОП или от около 1% до около 20% по весу СОП.

В вариантах осуществления СОП может дополнительно содержать биоциды в качестве вспомогательного компонента. Биоциды могут содержаться в количестве от около 0,1 до около 1,0% по весу СОП.

В вариантах осуществления СОП может дополнительно содержать малые молекулы органического вещества в качестве вспомогательного компонента; такие малые молекулы органического вещества включают молекулы, рассм