Introducción
La calorimetría diferencial de barrido (DSC) permite determinar las temperaturas de Transiciones de faseEl término transición de fase (o cambio de fase) se utiliza más comúnmente para describir las transiciones entre los estados sólido, líquido y gaseoso.transición de fase y las entalpías de transición, así como las reacciones 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. Las muestras suelen analizarse en un crisol con tapa perforada a presión normal con un flujo constante de gas de purga. La calorimetría diferencial de barrido también puede utilizarse para investigar las reacciones de fotocurado [1]. La combinación de una lámpara UV con el NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® (figura 1) presenta aquí una herramienta versátil.
Resultados
Sistemas 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 único: Comparación "Bueno/Pobre" de 2 tintas de impresión
La muestra se prepara en un crisol abierto que se irradia con luz UV. La intensidad y el tiempo de irradiación pueden variar en un programa de temperatura definido. Generalmente se emplean condiciones isotérmicas o un programa dinámico de temperatura.
La figura 2 muestra los resultados del Photo-DSC para 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 de una tinta de serigrafía a base de acrilato. Se investigaron dos muestras de lotes diferentes. El experimento se llevó a cabo a una temperatura constante de 35°C bajo una atmósfera de nitrógeno. La irradiación se realizó de forma pulsada con pulsos UV con una intensidad de 1 W/cm² y un tiempo de pulso de 1 s. A partir de la medición se calcula la curva de conversión, suponiendo que durante el último paso de irradiación ya no se produce 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. El último paso de irradiación se restó de los pasos anteriores y la entalpía de un solo paso se estableció proporcional a la entalpía total.
La curva de conversión de la figura 3 muestra que existe una ligera diferencia en el comportamiento 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 de la muestra "buena" en comparación con la muestra "mala" durante los dos primeros pasos de irradiación.
La figura 4 muestra las entalpías totales de las dos tintas, que presentan diferencias significativas. La muestra "buena" muestra una reactividad mayor que la muestra "mala".
Impacto de la atmósfera gaseosa
La influencia del oxígeno en el comportamiento 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 es bien conocida para los sistemas de acrilato. Esto se muestra para la tinta de serigrafía "buena" en la figura 5. Las mediciones UV-DSC con diferentes atmósferas pudieron realizarse fácilmente con el NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® utilizando los controladores de flujo másico internos para un flujo de gas de purga preciso. Los resultados muestran que la entalpía 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 es menor en comparación con la medición en atmósfera de nitrógeno. El oxígeno presente actúa como agente inhibidor del proceso 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 [2].
Influencia del color en el comportamiento de curado
Las curvas azules de la figura 6 representan los resultados UV-DSC de dos tintas azules y las curvas rojas son los resultados UV-DSC de las tintas rojas. Ambas tintas azules (lotes diferentes) muestran una entalpía de curado UV significativamente mayor que las tintas rojas. Una vez más, los resultados del UVDSC muestran ligeras diferencias en el comportamiento de curado de los dos lotes de tinta del mismo color. Especialmente para el desarrollo de nuevas formulaciones, los resultados de UV-DSC son una herramienta útil para conseguir formulaciones de diferentes colores pero con el mismo comportamiento de curado, lo cual es necesario para la aplicación posterior.
Resultados para un sistema de curado dual
Junto con la investigación de sistemas con un único mecanismo de curado, el DSC UV también puede utilizarse para sistemas de curado dual [3], como tipos especiales de adhesivos. Estos tipos de adhesivos no sólo se curan mediante radiación UV, sino que también muestran un efecto térmico de postcurado. La figura 7 muestra los resultados de un sistema de este tipo. La radiación con luz UV durante 1 s a temperatura ambiente muestra un efecto de curado ExotérmicoUna transición de muestra o una reacción es exotérmica si se genera calor.exotérmico con una entalpía de 251 J/g. Calentando la muestra a 200°C, se pudo observar el efecto de curado térmico a 164°C (temperatura pico) con una entalpía de 55 J/g. Este ejemplo demuestra claramente que puede obtenerse una caracterización completa del comportamiento de curado a partir de un único experimento UV-DSC.
Resumen
La calorimetría diferencial de barrido (DSC) en combinación con la radiación de una lámpara UV permite investigar los procesos de curado de los sistemas de curado UV. Los resultados obtenidos ayudan a comprender mejor los mecanismos de curado y la cinética de las reacciones de curado. Además, se investigaron sistemas de curado dual en un solo experimento.