Exploring thiol-based chemistry for photopolymerizable inkjet inks and for advanced surface functionalization

Titel in Übersetzung: Der Einsatz von Thiol-Chemie in photopolymerisierenden Druckertinten und zur Oberflächenfunktionalisierung

Florian Mostegel

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Bedenken gegenüber Acrylsäureestern auf Grund möglicher gesundheitsschädlicher Auswirkungen verhindern deren Einsatz in einigen Gebieten, wie dem Bedrucken von Nahrungsmittelverpackungen. Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Evaluierung eines alternativen Monomersystems zu den derzeit gebräuchlichen Acrylsäureestern in UV härtenden Druckertinten. Eine interessante Alternative präsentiert sich in der Verwendung von Vinylcarbonaten. Im Zuge dieser Arbeit wurden verschiedene Vinylcarbonatmonomere synthetisiert und hinsichtlich der Eignung für UV härtende Druckertinten evaluiert. Obwohl die physikalischen Eigenschaften der Vinylcarbonate sich für den Druck als geeignet erwiesen, stellte sich heraus, dass deren Aushärtung für den industriellen Einsatz zu lange benötigt. Durch die Zugabe von multifunktionellen Thiolen konnte das Aushärteverhalten signifikant verbessert werden. Bei der Herstellung von pigmentierten Systemen zeigte sich, dass die kommerziell verfügbaren multifunktionellen Thiole eine zu hohe Viskosität aufweisen, um sie für den digitalen Tintenstrahldruck einzusetzen. Folglich wurde ein tetrafunktionelles Thiol synthetisiert, welches eine geringere Viskosität und nur einen geringen Geruch aufweist. Der Einsatz dieses Thiols für Tintenformulierungen ermöglichte die Entwicklung einer grundlegenden Druckertinte mit ausgezeichnetem Druckverhalten. In weiterer Folge wurde diese Tintenformulierung für den Einsatz auf PET-Folien evaluiert. Weiterführend wurde die Lagerstabilität von Thiol-Vinylcarbonatsystemen untersucht, um sie hinsichtlich ihrer industriellen Einsetzbarkeit zu evaluieren. Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit weiterführenden Untersuchungen von Reaktionen basierend auf Thiolen. Speziell die photochemische Oxidation immobilisierter Mercaptogruppen auf Siliziumoberflächen, welche eine genaue Untersuchung der Reaktionen mittels analytischer Methoden (XPS, AFM) erlaubt, und deren Anwendungen wurden untersucht. Durch photolithographische Verfahren konnte eine strukturierte Photo-Oxidation der Mercaptogruppen zu Sulfonsäuregruppen nachgewiesen werden. Die Möglichkeit einer zusätzlichen Derivatisierung der gebildeten Sulfonsäuregruppen mit Aminen durch eine Aktivierung mittels Triphenylphosphintrifluormethansulfonat wurde erforscht. Eine weitere untersuchte Möglichkeit der Derivatisierung von Mercaptogruppen ist die photo-induzierte Polymerisation. Die Anwendung lithographischer Methoden ermöglichte die Bildung strukturierter „Polymer Brushes“. Die Kombination dieser unterschiedlichen Derivatisierungsmethoden ermöglichte die selektive Immobilisierung von Proteinen im Sub-Mikrometerbereich. Diese neu entwickelte Strukturierungsmethode jenseits der Thiol-en Reaktion erweitert die bisher bekannten Strategien für die Herstellung von komplexen Protein-Nanostrukturen.
Titel in ÜbersetzungDer Einsatz von Thiol-Chemie in photopolymerisierenden Druckertinten und zur Oberflächenfunktionalisierung
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Hofer, Ferdinand, Beurteiler B (extern), Externe Person
  • Grießer, Thomas, Beurteiler A (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2015

Bibliographische Notiz

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