Úvod
Diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC) umožňuje stanovit teploty fázových přechodů a přechodové entalpie, a to i pro vytvrzovací reakce. Vzorky se obvykle analyzují v kelímku s propíchnutým víkem za normálního tlaku s konstantním průtokem čisticího plynu. Diferenciální skenovací kalorimetrii lze použít také pro zkoumání fototvrdnoucích reakcí [1]. Kombinace UV lampy s přístrojem NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® (obr. 1) zde představuje univerzální nástroj.
Výsledky
Systémy s jedním Vytvrzování (síťovací reakce)V doslovném překladu termín "crosslinking" znamená "křížové propojení". V chemickém kontextu se používá pro reakce, při nichž se molekuly spojují kovalentními vazbami a vytvářejí trojrozměrné sítě.vytvrzováním: Srovnání "dobrý/špatný" 2 tiskových barev
Vzorek se připraví v otevřeném kelímku, který se ozáří UV světlem. Intenzitu a dobu ozařování lze měnit při definovaném teplotním programu. Obvykle se používají izotermické podmínky nebo dynamický teplotní program.
Obrázek 2 ukazuje výsledky fotodiskuze pro vytvrzování sítotiskové barvy na bázi akrylátu. Byly zkoumány dva vzorky různých šarží. Experiment byl prováděn při konstantní teplotě 35 °C v dusíkové atmosféře. Ozařování probíhalo pulzním způsobem pomocí UV pulzů o intenzitě 1 W/cm² a době pulzu 1 s. Z měření se vypočítá konverzní křivka za předpokladu, že během posledního kroku ozařování již k vytvrzování nedochází. Poslední ozařovací krok byl odečten od předchozích kroků a entalpie jednoho kroku byla stanovena úměrně celkové entalpii.
Konverzní křivka na obrázku 3 ukazuje, že během prvních dvou ozařovacích kroků existuje mírný rozdíl v chování "dobrého" vzorku ve srovnání se "špatným" vzorkem.
Na obrázku 4 jsou znázorněny celkové entalpie obou inkoustů, které vykazují značné rozdíly. "Dobrý" vzorek vykazuje vyšší reaktivitu ve srovnání se "špatným" vzorkem.
Vliv plynné atmosféry
Vliv kyslíku na vytvrzování je u akrylátových systémů dobře znám. Je to znázorněno pro "dobrou" sítotiskovou barvu na obrázku 5. Měření UV-DSC s různými atmosférami lze snadno realizovat pomocí přístroje NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® s využitím interních regulátorů hmotnostního průtoku pro přesný průtok proplachovacího plynu. Výsledky ukazují, že entalpie pro vytvrzování je nižší ve srovnání s měřením v dusíkové atmosféře. Přítomný kyslík působí jako inhibiční činidlo pro proces UV vytvrzování [2].
Vliv barvy na chování při vytvrzování
Modré křivky na obrázku 6 představují výsledky UV-DSC pro dva modré inkousty a červené křivky jsou výsledky UV-DSC pro červené inkousty. Oba modré inkousty (různé šarže) vykazují výrazně vyšší entalpii při UV vytvrzování ve srovnání s červenými inkousty. Výsledky UVDSC opět sledují mírné rozdíly v chování při vytvrzování dvou šarží inkoustů stejné barvy. Zejména pro vývoj nových receptur jsou výsledky UV-DSC užitečným nástrojem k dosažení receptur různých barev, ale se stejným vytvrzovacím chováním, které je nezbytné pro pozdější aplikaci.
Výsledky pro systém duálního vytvrzování
Vedle zkoumání systémů s jedním mechanismem vytvrzování lze UV DSC použít také pro systémy s dvojím Vytvrzování (síťovací reakce)V doslovném překladu termín "crosslinking" znamená "křížové propojení". V chemickém kontextu se používá pro reakce, při nichž se molekuly spojují kovalentními vazbami a vytvářejí trojrozměrné sítě.vytvrzováním [3], jako jsou speciální typy lepidel. Tyto druhy lepidel nevytvrzují pouze UV zářením, ale vykazují také tepelný dotvrzovací efekt. Obrázek 7 ukazuje výsledky pro takový systém. Ozáření UV světlem po dobu 1 s při teplotě okolí vykazuje exotermický vytvrzovací účinek s entalpií 251 J/g. Zahřátím vzorku na 200 °C lze pozorovat tepelný vytvrzovací účinek při 164 °C (vrcholová teplota) s entalpií 55 J/g. Tento příklad jasně ukazuje, že kompletní charakterizaci chování při vytvrzování lze získat z jediného UV-DSC experimentu.
Souhrn
Diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC) v kombinaci se zářením UV lampy umožňuje zkoumat vytvrzovací procesy UV vytvrzovacích systémů. Získané výsledky pomáhají nahlédnout do mechanismů vytvrzování a kinetiky vytvrzovacích reakcí. Kromě toho byly v rámci jednoho experimentu zkoumány systémy s dvojím Vytvrzování (síťovací reakce)V doslovném překladu termín "crosslinking" znamená "křížové propojení". V chemickém kontextu se používá pro reakce, při nichž se molekuly spojují kovalentními vazbami a vytvářejí trojrozměrné sítě.vytvrzováním.