世紀(jì)80年代，樹(shù)狀聚合物突然闖進(jìn)科學(xué)的鏡頭，一時(shí)間在聚合物科學(xué)領(lǐng)域引起了人們的廣泛關(guān)注。這種奇特的分子有著美麗和令人矚目的結(jié)構(gòu)，使人聯(lián)想到幾何分形和海里的珊瑚，這暗示出化學(xué)領(lǐng)域還有許多待開(kāi)發(fā)的處女地。多年來(lái)，樹(shù)狀聚合物潛在的應(yīng)用價(jià)值和理論意義已經(jīng)超出了化學(xué)家的研究范疇，并邁入了油墨涂料行業(yè)的大門(mén)。

樹(shù)狀聚合物概況 　　

        顧名思義，樹(shù)狀聚合物就是具有樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)的大分子。樹(shù)狀結(jié)構(gòu)有兩種情況，一類(lèi)是完美的樹(shù)枝形生長(zhǎng)，一類(lèi)是具有缺陷的樹(shù)枝形生長(zhǎng)，具有完美樹(shù)枝形結(jié)構(gòu)的大分子就是通常所說(shuō)的樹(shù)枝形聚合物，而具有缺陷的樹(shù)枝形聚合物則賦予其另外的名稱(chēng)—超支化聚合物。 　　

        早在1952年，就有人提出了可以由多官能團(tuán)單體制備高度支化的聚合物。但在過(guò)去的幾十年中，高度支化的聚合物并沒(méi)有引起人們的注意。直到1987年，DuPont公司有目的地合成了一種超支化聚合物，申請(qǐng)了第一項(xiàng)關(guān)于這方面的專(zhuān)利，并且于1988年在美國(guó)洛杉磯召開(kāi)的全美化學(xué)會(huì)議上公布了這一科研成果。到了20世紀(jì)90年代早期，樹(shù)枝形聚合物的命名體系已經(jīng)建立起來(lái)，主要是依據(jù)聚合物的形狀，如星形（star-burst）、喬木枝形（arborol）、階式（cascade）樹(shù)枝形聚合物等，而且此時(shí)已經(jīng)將其與高度支化度的線(xiàn)形聚合物嚴(yán)格地區(qū)分開(kāi)來(lái)了。 　　

        樹(shù)狀聚合物與普通線(xiàn)形聚合物的不同之處在于這類(lèi)化合物的特殊結(jié)構(gòu)，其分子結(jié)構(gòu)呈高度球形對(duì)稱(chēng)，分子表面的官能團(tuán)密度極高。以“發(fā)散式”和“收斂式”為典型代表的合成方法，可以合成許多結(jié)構(gòu)特殊的樹(shù)狀聚合物，因而很多化學(xué)家預(yù)言其可被應(yīng)用于很多領(lǐng)域。 　　

        1982年，化學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)始考慮樹(shù)狀聚合物的應(yīng)用。1987年，Hall等人研究了聚苯胺樹(shù)枝形聚合物的導(dǎo)電性能，發(fā)現(xiàn)其電導(dǎo)率高達(dá)10-7/Ω·m。隨后，前蘇聯(lián)科學(xué)家Borisova等人將含硅樹(shù)枝形聚合物用作氣體分離膜，該氣體分離膜可用于氣體混合物的分離，如從富氧的空氣中制備高純氮?dú)獾龋�并且具有較好的效果。以后，在納米材料、液液萃取、液晶材料、催化劑、光響應(yīng)材料、能量轉(zhuǎn)換天線(xiàn)、兩性高分子、色譜固定相、LB膜、手性分子、緩釋藥物載體、PH開(kāi)關(guān)等方面進(jìn)行了大量的應(yīng)用研究工作，結(jié)果普遍較好，但應(yīng)用的商品還很少見(jiàn)。
 　　
UV噴墨油墨簡(jiǎn)介 
　　
         UV油墨是近幾年來(lái)迅速發(fā)展的一種環(huán)保油墨，不含揮發(fā)性有機(jī)溶劑，無(wú)溶劑公害。印刷界為了消除溶劑型油墨揮發(fā)性有機(jī)物的排放，達(dá)到空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格要求，更多地采用UV油墨技術(shù)進(jìn)行印刷，因此UV油墨迅速占領(lǐng)了印刷市場(chǎng)。按需噴墨（也稱(chēng)為間歇式噴墨）噴頭的出現(xiàn)使其在數(shù)字噴墨印刷上的應(yīng)用成為了現(xiàn)實(shí)，這不僅大大拓寬了UV油墨的應(yīng)用范圍，而且還推動(dòng)了噴墨技術(shù)的發(fā)展。 　　

        采用UV噴墨油墨，即使在無(wú)涂層的承印材料上，也可以獲得光亮、堅(jiān)韌和持久的效果，產(chǎn)品用于戶(hù)外時(shí)無(wú)須再貼保護(hù)膜。這就可以可靠、高效、迅速地創(chuàng)作戶(hù)外媒體，如招貼板、廣告牌和橫幅等。此外，UV噴墨油墨不含揮發(fā)性有機(jī)物，在進(jìn)行紫外光曝光固化之前可保持液體狀態(tài)。這就使得噴墨頭可以長(zhǎng)時(shí)間保持不干結(jié)，其維護(hù)要求也較低。而油墨暴露于紫外光下時(shí)，幾乎可以在瞬間完成在承印材料上的固化。 　　

        由于具有多種優(yōu)點(diǎn)，UV噴墨油墨正在迅速成為新一代平臺(tái)式數(shù)字噴墨印刷機(jī)的主要用墨，這些機(jī)器可以在多種柔性和剛性材料上進(jìn)行噴墨印刷。例如，Inca公司為其Inca Eagle44平臺(tái)式噴墨印刷機(jī)推出一種紫外光固化油墨。英國(guó)XAAR公司應(yīng)用了壓電按需噴墨技術(shù)和UV油墨的400噴墨印刷機(jī)，是第一臺(tái)可在圓柱形物體上進(jìn)行噴墨印刷的UV數(shù)字噴墨印刷機(jī)，它可在飲料易拉罐等物體上直接進(jìn)行噴墨印刷。其短版、可變量噴墨印刷的能力可以為用戶(hù)提供更好的個(gè)性化服務(wù)。 　　

        但是UV油墨本身黏度較高，而噴墨印刷需要低黏度油墨，所以如何降低油墨黏度成為UV噴墨油墨發(fā)展的一個(gè)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。通常的解決方法是增加油墨中單體的含量，但如果油墨中單體含量較高，會(huì)有皮膚過(guò)敏反應(yīng)的危險(xiǎn)，這就需要在作業(yè)和保管的全過(guò)程中特別小心。因此，尋找新型UV固化材料以降低油墨黏度是UV噴墨油墨發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。
 　　
樹(shù)狀聚合物在UV噴墨油墨中的應(yīng)用

        在平均相對(duì)分子質(zhì)量相近的情況下，與線(xiàn)形聚合物相比，樹(shù)枝形和超支化聚合物具有如下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）高密度的分支   支鏈很多，支化度很高，大分子的回轉(zhuǎn)半徑小，大分子鏈之間不易纏結(jié)。

（2）具有納米尺寸   高度支化的拓?fù)湫螒B(tài)，近似球形的結(jié)構(gòu)體系，使分子尺寸一般在幾納米至幾十納米之間，是典型的納米材料。 　　

（3）含有大量端基官能團(tuán)和極性基團(tuán) 　　獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使樹(shù)枝形和超支化聚合物擁有多種優(yōu)異的性能：良好的流體力學(xué)性能；獨(dú)特的黏度行為；容易成膜；多功能性；不易結(jié)晶。

        這些性能優(yōu)勢(shì)對(duì)于UV噴墨油墨是十分誘人的，尤其是在相同的固含量下，溶液的黏度明顯低于普通聚合物，這一特性是UV噴墨油墨制造商夢(mèng)寐以求要達(dá)到的目標(biāo)。因此，把樹(shù)枝形和超支化聚合物引入U(xiǎn)V噴墨油墨中，效果應(yīng)該是十分可觀的。 　　

        由于其低黏度的特性，樹(shù)枝形聚合物極其適用于制備固含量高的涂料或涂料助劑，近年來(lái)已成為廣為關(guān)注的一種新型涂料樹(shù)脂。然而，從工業(yè)的角度來(lái)看，樹(shù)枝形聚合物美中不足的是其高規(guī)則的分子結(jié)構(gòu)在制造過(guò)程中需要多次進(jìn)行重復(fù)性的合成，這就導(dǎo)致了成本的升高，而且在合成的每一步，核心分子末端的活性基團(tuán)必須反應(yīng)完全，且每一步的產(chǎn)物須經(jīng)過(guò)徹底的純化，因此得到的產(chǎn)率很低，這就大大限制了樹(shù)枝形大分子的工業(yè)化生產(chǎn)。而超支化聚合物的結(jié)構(gòu)不要求很完美，但具有一定的相對(duì)分子質(zhì)量分布，并且與樹(shù)枝形聚合物相似，一般可采用一步聚合的方法來(lái)合成，所以易于工業(yè)化生產(chǎn)。這就使之有利于應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)合成技術(shù)中。 　　

        從理論上來(lái)說(shuō)，帶有樹(shù)枝形或超支化結(jié)構(gòu)的丙烯酸聚合物具有滿(mǎn)足UV噴墨油墨需求的潛能，尤其是其緊湊的球形結(jié)構(gòu)使這種聚合物分子鏈之間不易纏結(jié)，而且流體（動(dòng)力）體積小，使得相同固含量下溶液的黏度要低得多，其高濃度的丙烯酸基團(tuán)還可提供很多優(yōu)異的物理特性。 　　

         除此以外，樹(shù)狀聚合物還具有良好的相容性和豐富的可改性端基，這為樹(shù)狀聚合物在UV噴墨油墨中的應(yīng)用更增添了機(jī)遇。如對(duì)聚酰胺（PAMAM）樹(shù)狀分子的端基進(jìn)行改性，引入可結(jié)晶的鏈段，獲得半固半結(jié)晶的聚合物，可作UV粉末涂料。這種涂料不含溶劑，無(wú)VOC排放，原料的利用率高，操作方便。 　　

        UV油墨中的低聚物是固化系統(tǒng)中舉足輕重的成分，一般采用丙烯酸酯類(lèi)聚合物。我們可將樹(shù)狀聚合物引入低聚物中，也就是，需要制備樹(shù)枝形或超支化丙烯酸低聚物。這種低聚物可用以羥基為官能團(tuán)的多羥基樹(shù)狀聚合物與丙烯酸類(lèi)化合物通過(guò)酯化反應(yīng)制得，也可由多羥基樹(shù)狀聚合物與丙烯酰鹵化物反應(yīng)制備。研究人員通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的丙烯酸酯合成方法已經(jīng)制備出含有16個(gè)末端羥基的超支化多羥基聚酯，并得出結(jié)論，端羥基轉(zhuǎn)化為丙烯酸酯的幾率可以在一個(gè)很寬的范圍內(nèi)變化，但如果要使超支化結(jié)構(gòu)發(fā)揮最大的優(yōu)勢(shì)，轉(zhuǎn)化率應(yīng)盡可能高。 　　

        目前，UV固化噴墨印刷的速度主要受所用油墨固化速度的約束，這就需要油墨材料具有極高的固化速度。丙烯酸類(lèi)單體和低聚物的固化速度主要取決于官能度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，超支化丙烯酸類(lèi)低聚物中高濃度的反應(yīng)末端基團(tuán)可以大大提高油墨的固化速度。因此，將樹(shù)狀聚合物應(yīng)用到UV噴墨油墨中是一個(gè)可行且行之有效的做法，這不僅拓寬了樹(shù)狀聚合物的應(yīng)用領(lǐng)域，而且還能使UV噴墨油墨發(fā)揮其最大的優(yōu)勢(shì)，何樂(lè)而不為呢？ 　　

結(jié)束語(yǔ) 　　

        無(wú)論是樹(shù)枝形聚合物還是超支化聚合物，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，在眾多領(lǐng)域都顯示出了廣闊的應(yīng)用前景，而且開(kāi)始應(yīng)用于油墨涂料行業(yè)。但在油墨中的應(yīng)用還很少，尤其是在UV噴墨油墨方面的研究仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，目前還有許多問(wèn)題尚待解決，特別是在理論上需要進(jìn)一步深入研究。