Uretanos como aditivos en una formulación de fotopolímeros.

Formulación de fotopolímeros que comprende polímeros de matriz,

monómeros de escritura y fotoiniciadores, caracterizada porque como plastificantes contiene uretanos que presentan un peso molecular ≤ 250 g/mol.

Uretanos como aditivos en una formulación de fotopolímeros La invención se refiere a una formulación de fotopolímeros que comprende polímeros de matriz, monómeros de escritura y fotoiniciadores, a un procedimiento de producción de la formulación de fotopolímeros, a una formulación de fotopolímeros que puede obtenerse según el procedimiento, a una lámina, una película, una capa, una estructura en capas o un cuerpo moldeado producido a partir de la formulación de fotopolímeros, así como al uso de la formulación de fotopolímeros para la producción de elementos ópticos, en particular para la producción de elementos holográficos e imágenes holográficas.

En el documento WO 2008/125229 A1 se describen formulaciones de fotopolímeros del tipo mencionado al comienzo del presente documento. Estas comprenden polímeros de matriz basados en poliuretano, monómeros de escritura a base de acrilo, así como fotoiniciadores. En el estado endurecido los monómeros de escritura y los fotoiniciadores están embebidos de forma distribuida espacialmente en la matriz de poliuretano. Por el documento WO también se conoce la adición a la formulación de fotopolímeros de ftalato de dibutilo, un plastificante clásico para plásticos técnicos.

Para los usos de formulaciones de fotopolímeros en los sectores de aplicación que se describen a continuación tiene un papel decisivo la modulación del índice de refracción n generado por la exposición holográfica en el fotopolímero. Para la exposición holográfica el campo de interferencia se proyecta a partir del haz de luz de señal y de referencia (en el caso más sencillo dos ondas planas) mediante la fotopolimerización local de, por ejemplo, acrilatos muy refractarios en sitios de mayor intensidad en el campo de interferencia en una rejilla de índice de refracción. La rejilla de índice de refracción en los fotopolímeros (el holograma) contiene toda la información del haz de luz de señal. Mediante la iluminación del holograma solo con el haz de luz de referencia puede reconstruirse después, de nuevo, la señal. La intensidad de la señal reconstruida de este modo con respecto a la intensidad de la luz de referencia incidente se denomina eficacia de difracción, en adelante DE (Diffraction Efficiency) . En el caso más sencillo de un holograma, que se genera por la superposición de dos ondas planas, la DE se calcula mediante el cociente de la intensidad de la luz difractada en la reconstrucción y la suma de las intensidades de la luz de referencia incidente y la luz difractada. Cuanto mayor sea la DE, más eficaz será un holograma con respecto a la cantidad de luz necesaria de la luz de referencia que es necesaria para hacer la señal visible con una claridad fija. Los acrilatos muy refractarios pueden producir rejillas de índice de refracción con amplitudes elevadas entre regiones con el índice de refracción más reducido y regiones con el índice de refracción más elevado y, con ello, posibilitar en las formulaciones de fotopolímeros hologramas con un DE alto y una n alta. Debe indicarse que el DE del producto depende de n y del espesor de la capa d de fotopolímeros. Cuando más grande sea el producto, mayor será la DE posible (para el holograma de reflexión) . La anchura del intervalo angular en el que el holograma, por ejemplo en el caso de iluminación monocromática es visible (reconstruido) depende solo del espesor de capa d. En caso de iluminación del holograma con, por ejemplo, luz blanca, la anchura del intervalo espectral que puede contribuir a la reconstrucción del holograma también depende solo del espesor de capa d. A este respecto, tiene validez que cuando menor sea d, mayor será la anchura de aceptación correspondiente. Si se producen hologramas claros y fácilmente visibles, se debe aspirar a una n alta y un espesor d reducido y, de hecho, de tal modo que el DE sea lo más grande posible. Esto significa que cuanto mayor sea n, más espacio libre se logra para la configuración de hologramas claros mediante adaptación de d y sin pérdidas de DE. Por lo tanto, se atribuye a la optimización de n en la optimización de formulaciones de fotopolímeros una importancia significativa (Ref. Hariharan Optical Holography) .

Un objetivo de la presente invención era proporcionar una formulación de fotopolímeros que posibilite la producción de hologramas con una claridad más elevada en comparación con las formulaciones conocidas.

Este objetivo se logra con la formulación de fotopolímeros según la invención, que contiene como plastificantes uretanos que presentan un peso molecular 250 g/mol. Así, se ha hallado que la adición de uretanos a las formulaciones de fotopolímeros conocidas produce como consecuencia valores de n elevados en el caso de los hologramas producidos a partir de las mismas. Esto significa, como resultado, que los hologramas producidos a partir de la formulación según la invención presentan una claridad más elevada en comparación con los hologramas conocidos.

Según una primera forma de realización los polímeros de matriz son poliuretanos. Preferentemente, los poliuretanos se pueden obtener mediante reacción de un componente de isocianato a) con un componente reactivo con isocianato b) .

El componente de isocianato a) comprende preferentemente poliisocianatos. Como poliisocianatos pueden usarse todos los compuestos bien conocidos de por sí por el experto o sus mezclas que presentan en promedio dos o más funciones NCO por molécula. Estos pueden ser de base aromática, aralifática, alifática o cicloalifática. En cantidades secundarias también pueden usarse conjuntamente monoisocianatos y/o poliisocianatos que contienen grupos insaturados.

Por ejemplo, son adecuados butilendiisocianato, hexametilendiisocianato (HDI) , isoforondiisocianato (IPDI) , 1, 8diisocianato-4- (isocianatometil) -octano, 2, 2, 4-y/o 2, 4, 4-trimetilhexametilendiisocianato, el bis- (4, 4isocianatociclohexil) metano isomérico y sus mezclas de contenidos discrecionales de isómeros, isocianatometil-1, 8ºctanodiisocianato, 1, 4-ciclohexilendiisocianato, los ciclohexanodimetilendiisocianatos isoméricos, 1, 4fenilendiisocianato, 2, 4-y/o 2, 6-toluilendiisocianato, 1, 5-naftilendiisocianato, 2, 4-o 4, 4-di-fenilmetanodiisocianato y/o trifenilmetano-4, 4, 4"-triisocianato.

También es posible el uso de derivados de di-o triiisocianatos monoméricos con estructuras de uretano, urea, carbodiimida, acilurea, isocianurato, alofanato, biuret, oxadiazintriona, uretdiona y/o iminooxadiazindiona.

Es preferente el uso de poliisocianatos a base de di-o triisocianatos alifáticos y/o cicloalifáticos.

De modo particularmente preferente los poliisocianatos del componente a) son di-o triisocianatos alifáticos y/o cicloalifáticos di-u oligomerizados.

Son muy particularmente preferentes isocianuratos, uretdionas y/o iminooxadiazindionas que se basan en HDI, 1, 8diisocianato-4- (isocianatometil) -octano o sus mezclas.

También pueden usarse como componente a) prepolímeros con funcionalidad NCO con grupos uretano, alofanato, biuret y/o amida. Los prepolímeros del componente a) se obtienen de un modo bien conocido de por sí por el experto mediante reacción de isocianatos monoméricos, oligoméricos o poliisocianatos a1) con compuestos reactivos con isocianato a2) en una estequiometría adecuada usando opcionalmente catalizadores y disolventes.

Como poliisocianatos a1) son adecuados todos los di-o triisocianatos alifáticos, cicloalifáticos, aromáticos o aralifáticos conocidos de por sí por el experto, siendo irrelevante si estos se han obtenido mediante fosgenación o según procedimientos exentos de fosgeno. Además, también pueden usarse productos secundarios de alto peso molecular de di-y/o triisocianatos bien conocidos por el experto de por sí con estructura de uretano, urea, carbodiimida, acilurea, isocianurato, alofanato, biuret, oxadiazintriona, uretdiona, iminooxadiazindiona, en cada caso individualmente o en mezclas discrecionales entre sí.

Ejemplos de di-o triisocianatos monoméricos adecuados, que pueden usarse como componente a1) , son butilendiisocianato, hexametilendiisocianato (HDI) , isoforondiisocianato (IPDI) , trimetil-hexametilen-diisocianato (TMDI) , 1, 8-diisocianato-4- (isocianatometil) -octano, isocianatometil-1, 8-octanodiisocianato (TIN) , 2, 4-y/o 2, 6tolueno-diisocianato.

Como compuestos reactivos con isocianato a2) para la construcción del prepolímero se usan preferentemente compuestos con funcionalidad OH. Estos son análogos a los compuestos con funcionalidad OH tal como los que se describen más adelante para el componente b) .

También es posible el uso de aminas para la preparación de prepolímeros. Por ejemplo, son adecuadas etilendiamina, dietilentriamina,... [Seguir leyendo]

1. Formulación de fotopolímeros que comprende polímeros de matriz, monómeros de escritura y fotoiniciadores, caracterizada porque como plastificantes contiene uretanos que presentan un peso molecular 250 g/mol.

2. Formulación de fotopolímeros según la reivindicación 1, caracterizada porque los polímeros de matriz son poliuretanos.

3. Formulación de fotopolímeros según la reivindicación 2, caracterizado porque los poliuretanos se pueden obtener mediante reacción de un componente de isocianato y un componente reactivo con isocianato.

4. Formulación de fotopolímeros según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque los monómeros de escritura son acrilatos, preferentemente uretanoacrilatos.

5. Formulación de fotopolímeros según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los uretanos presentan un peso molecular 200 g/mol y preferentemente 190 g/mol.

6. Formulación de fotopolímeros según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque contiene solo uretanos alifáticos.

7. Formulación de fotopolímeros según la reivindicación 6, caracterizada porque los uretanos alifáticos presentan la fórmula general (I) ,

** (Ver fórmula) **

en la que R1, R2, R3, independientemente entre sí, son restos alquilo (C1-C20) lineales o ramificados, dado el caso sustituidos con heteroátomos.

8. Formulación de fotopolímeros según la reivindicación 7, caracterizada porque R1, R2, R3, independientemente entre sí, son restos alquilo (C1-C20) lineales o ramificados, dado el caso sustituidos con heteroátomos, siendo preferentemente R1 un resto alquilo (C1-C8) lineal o ramificado, R2 un resto alquilo (C1-C8) lineal o ramificado y/o R3 un resto alquilo (C1-C8) lineal o ramificado, y de modo particularmente preferente R1 un resto alquilo (C1-C4) lineal o ramificado, R2 un resto alquilo (C1-C6) lineal o ramificado y R3 hidrógeno.

9. Formulación de fotopolímeros según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque los uretanos no presentan esencialmente ningún grupo NCO libre.

10. Formulación de fotopolímeros según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque contiene del 15 al 79, preferentemente del 30 al 60 % en peso de polímeros de matriz, del 5 al 50, preferentemente del 10 al 40 % en peso de monómeros de escritura, del 1 al 10, preferentemente del 1 al 3 % en peso de fotoiniciadores y del 5 al 50, preferentemente del 10 al 40 % en peso de uretanos y del 0 al 10 % en peso de otros aditivos, siendo la suma de los componentes el 100 % en peso.

11. Procedimiento de producción de una formulación de fotopolímeros según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque se mezclan polímeros de matriz, monómeros de escritura, fotoiniciadores y uretanos como plastificantes para dar la formulación de fotopolímeros.

12. Formulación de fotopolímeros que puede obtenerse según el procedimiento de la reivindicación 11.

13. Lámina, película, capa, estructura en capas o cuerpo moldeado producido a partir de una formulación de fotopolímeros según una de las reivindicaciones 1 a 10 o 12.

14. Uso de una formulación de fotopolímeros según una de las reivindicaciones 1 a 10 o 12 para la producción de elementos ópticos, en particular para la producción de elementos holográficos e imágenes holográficas.