Introducción
Un fotopolímero suele estar formado por monómeros, oligómeros y fotoiniciadores que se entrecruzan para formar una estructura de red cuando se exponen a la luz, a menudo en la región ultravioleta o visible del espectro electromagnético (véase la Figura 1). La fotopolimerización es un proceso relativamente rápido en comparación con la termopolimerización y, por lo tanto, el proceso puede utilizarse para la polimerización selectiva utilizando fuentes de luz de alta energía, lo que hace que el proceso sea adecuado para la impresión de placas de circuitos y la fabricación de microchips. Los fotopolímeros se utilizan ampliamente en medicina, impresión 3D, revestimientos, adhesivos y tecnologías de proto-resistencia [1].
Las mediciones reológicas se utilizan habitualmente para caracterizar la progresión de las propiedades viscoelásticas de los fotopolímeros durante el fotopolimerizado. Midiendo el cambio en el Módulo complejoEl módulo complejo consta de dos componentes, el módulo de almacenamiento y el módulo de pérdida. El módulo de almacenamiento (o módulo de Young) describe la rigidez y el módulo de pérdida describe el comportamiento de amortiguación (o viscoelástico) de la muestra correspondiente utilizando el método del Análisis Mecánico Dinámico (AMD). módulo complejo (G*), es posible estimar la tasa de reticulación. Además, los fotopolímeros tienden a mostrar una contracción postcurado significativa en función de la concentración de monómero. La capacidad de control de fuerza normal del reómetro permite medir la contracción vertical durante el Curado (reacciones de reticulación)Traducido literalmente, el término "reticulación" significa "creación de redes cruzadas". En el contexto químico, se utiliza para designar reacciones en las que las moléculas se unen introduciendo enlaces covalentes y formando redes tridimensionales.curado a partir del cambio en la separación bajo una fuerza aplicada constante. Esto puede utilizarse para calcular el porcentaje de contracción posterior al Curado (reacciones de reticulación)Traducido literalmente, el término "reticulación" significa "creación de redes cruzadas". En el contexto químico, se utiliza para designar reacciones en las que las moléculas se unen introduciendo enlaces covalentes y formando redes tridimensionales.curado. La cinética de reticulación de los fotopolímeros suele depender en gran medida de la intensidad de la luz UV y del tiempo de exposición. También es importante tener en cuenta que la intensidad del haz de luz disminuye con la distancia a la superficie de irradiación.
Experimental
- Se evaluaron y compararon la velocidad de reticulación y la contracción posterior al Curado (reacciones de reticulación)Traducido literalmente, el término "reticulación" significa "creación de redes cruzadas". En el contexto químico, se utiliza para designar reacciones en las que las moléculas se unen introduciendo enlaces covalentes y formando redes tridimensionales.curado de dos adhesivos de Curado (reacciones de reticulación)Traducido literalmente, el término "reticulación" significa "creación de redes cruzadas". En el contexto químico, se utiliza para designar reacciones en las que las moléculas se unen introduciendo enlaces covalentes y formando redes tridimensionales.curado UV diferentes en las condiciones de proceso recomendadas.
- Las mediciones del reómetro rotacional se realizaron con un reómetro rotacional Kinexus con accesorio UV acoplado a un cartucho cilíndrico. Se dispensó adhesivo líquido sobre una placa de vidrio de cuarzo a través de la cual se irradió luz UV (véase la figura 2). Para las mediciones reológicas se utilizó un sistema de medición de placas paralelas desechable.
- El espesor de la muestra era de 0,65 mm y se realizó una medición oscilatoria de frecuencia única con una tensión de control del 0,1% a 1 Hz.
- Se utilizó una secuencia de carga estándar para garantizar que ambas muestras se sometían a un protocolo de carga coherente y controlable.
- OmniCure® Se utilizó una unidad de Curado (reacciones de reticulación)Traducido literalmente, el término "reticulación" significa "creación de redes cruzadas". En el contexto químico, se utiliza para designar reacciones en las que las moléculas se unen introduciendo enlaces covalentes y formando redes tridimensionales.curado por puntos UV/Visible de la serie 2000 con una guía de luz líquida OmniCure® de 8 mm de diámetro para iluminar la muestra con luz UV. La longitud de onda de la fuente de luz abarca 320 nm - 500 nm. La unidad de polimerización se utilizó en modo de calibración y se empleó el radiómetro OmniCure® R2000 para calibrar la intensidad de salida UV.
- el software rSpace está configurado para comunicarse con la unidad de polimerización OmniCure® S2000 mediante una conexión RS232 y la intensidad de salida puede controlarse ejecutando una secuencia estándar preconfigurada en el software1. Para las pruebas de curado se utilizó una intensidad UV de 0,5 W/cm2.
- Todas las mediciones reológicas se realizaron a 25°C y se mantuvo la misma distancia entre la placa de vidrio y el extremo de la guía de luz.
- Se controló una fuerza normal constante de 0 N sobre la muestra para permitir el movimiento libre a lo largo del eje vertical debido a la contracción dentro de la muestra a medida que progresa la reticulación.
- La OmniCure® S2000 se controló mediante el software rSpace, de forma que los parámetros reológicos de interés pudieran registrarse junto con los perfiles de intensidad UV.
Resultados y debate
La figura 3 muestra una comparación cualitativa de la cinética de reticulación de dos adhesivos UV típicos diferentes que se utilizan en aplicaciones ópticas. Debido a la velocidad de la reacción UV, el Módulo de cizallamiento complejo (G*)El módulo de cizallamiento es una medida de la rigidez de un material. módulo de cizallamiento complejo (G*) aumenta rápidamente tras la apertura del obturador UV. Aunque los módulos complejos de los adhesivos precurados son similares, la velocidad de reticulación es significativamente diferente. El adhesivo - B muestra un módulo inferior en la región de meseta que el adhesivo - A, lo que indica que la DensidadLa densidad de masa se define como la relación entre la masa y el volumen. densidad de reticulación y la correspondiente rigidez alcanzable al final del curado con un nivel de irradiación establecido de 0,5 W/cm2 es inferior que para el adhesivo - A.
Para muchos adhesivos UV, la contracción debida a la reticulación es uno de los parámetros clave, que decide la aceptación del rendimiento para aplicaciones de uso final. La figura 4 muestra los datos de contracción del adhesivo A medidos con una fuerza normal constante. El software rSpace se ha diseñado para gestionar esta contracción permitiendo al usuario elegir el control de la separación en el modo de tensión automática con una fuerza normal preseleccionada. El modo de ajuste de la separación se utilizó para cargar la muestra; sin embargo, durante el ensayo de curado se aplicó una fuerza normal nula que permitía el movimiento libre de la placa a medida que la muestra se contraía. Según los resultados de la figura 4, el adhesivo - A muestra una contracción del 8% hacia el final del curado.
Conclusión
Esta nota de aplicación muestra cómo puede realizarse la caracterización in situ de las propiedades reológicas de los materiales curables UV en un reómetro rotacional Kinexus con accesorio de curado UV. A partir de estas mediciones, puede seguirse la velocidad de reticulación y la contracción posterior al curado.