Pendahuluan
Sistem resin yang dikembangkan oleh European Centre for Dispersion Technologies (EZD) telah dirancang secara cermat untuk digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk tinta, pelapis, dan manufaktur aditif. Inti dari kinerjanya adalah pemahaman tentang perilaku Pengawetan (Reaksi Pengikatan Silang)Secara harfiah diterjemahkan, istilah "crosslinking" berarti "jaringan silang". Dalam konteks kimia, istilah ini digunakan untuk reaksi di mana molekul dihubungkan bersama dengan memperkenalkan ikatan kovalen dan membentuk jaringan tiga dimensi. pengawetan, yang dianalisis melalui studi kinetik modulus penyimpanan. Pengeringan UV, yang melibatkan Pengawetan (Reaksi Pengikatan Silang)Secara harfiah diterjemahkan, istilah "crosslinking" berarti "jaringan silang". Dalam konteks kimia, istilah ini digunakan untuk reaksi di mana molekul dihubungkan bersama dengan memperkenalkan ikatan kovalen dan membentuk jaringan tiga dimensi. reaksi pengikatan silang yang menciptakan ikatan kovalen dan membentuk jaringan tiga dimensi, adalah fitur utama dari resin ini. Modulus penyimpanan, ukuran kekakuan material selama Pengawetan (Reaksi Pengikatan Silang)Secara harfiah diterjemahkan, istilah "crosslinking" berarti "jaringan silang". Dalam konteks kimia, istilah ini digunakan untuk reaksi di mana molekul dihubungkan bersama dengan memperkenalkan ikatan kovalen dan membentuk jaringan tiga dimensi. pengawetan, memberikan wawasan penting ke dalam kinetika Pengawetan (Reaksi Pengikatan Silang)Secara harfiah diterjemahkan, istilah "crosslinking" berarti "jaringan silang". Dalam konteks kimia, istilah ini digunakan untuk reaksi di mana molekul dihubungkan bersama dengan memperkenalkan ikatan kovalen dan membentuk jaringan tiga dimensi. pengawetan dan membantu memprediksi perilaku resin dalam kondisi yang berbeda. Dengan menggabungkan UV-curing dengan thermal post-curing, sistem resin mencapai sifat material yang optimal seperti kekerasan, elastisitas, dan ketahanan terhadap bahan kimia. Pendekatan ini tidak hanya memastikan Pengawetan (Reaksi Pengikatan Silang)Secara harfiah diterjemahkan, istilah "crosslinking" berarti "jaringan silang". Dalam konteks kimia, istilah ini digunakan untuk reaksi di mana molekul dihubungkan bersama dengan memperkenalkan ikatan kovalen dan membentuk jaringan tiga dimensi. pengawetan yang cepat dan efisien, tetapi juga meningkatkan kinerja dalam aplikasi di berbagai industri seperti percetakan, pemrosesan kayu, otomotif, elektronik, teknologi medis, optik, kedirgantaraan, dan pengemasan makanan. Analisis kinetik dari modulus penyimpanan memungkinkan prediksi yang tepat dari perilaku Pengawetan (Reaksi Pengikatan Silang)Secara harfiah diterjemahkan, istilah "crosslinking" berarti "jaringan silang". Dalam konteks kimia, istilah ini digunakan untuk reaksi di mana molekul dihubungkan bersama dengan memperkenalkan ikatan kovalen dan membentuk jaringan tiga dimensi. pengawetan resin.
Kondisi Pengukuran
Sampel diproduksi menggunakan pencetakan 3D di SKZKFE gGmbH dan dianalisis dengan NETZSCH DMA 303 Eplexor® (gambar 1). Parameter pengukuran yang paling penting dirangkum dalam tabel 1.
Tabel 1: Kondisi pengukuran pengukuran DMA 303 Eplexor®
| Tempat sampel | pembengkokan 3 titik, penyangga fleksibel 30 mm |
|---|---|
| Ketebalan sampel | Kira-kira 2 mm |
| Lebar sampel | Kira-kira 10 mm |
| Kekuatan dinamis maks | 10 N |
| Amplitudo Dinamis | 50 μm |
| Frekuensi | 1 Hz |
| Tingkat pemanasan | 5 K / mnt |
| Suhu target | 180°C, 200°C, 210°C dan 220°C |
| Segmen IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal | 5 jam, masing-masing pada suhu target |
Hasil Pengukuran dan Pembahasan
Untuk menentukan suhu pengawetan yang ideal untuk sistem resin baru, sampel dipanaskan dengan kecepatan 5 K/menit dari suhu kamar ke suhu target 180°C, 200°C, 210°C, dan 220°C, dan ditahan secara IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal selama 5 jam setelah mencapai suhu tersebut untuk menganalisa kemungkinan peningkatan modulus penyimpanan selama waktu penahanan; lihat gambar 2.
Dapat dilihat bahwa dengan meningkatnya suhu curing (segmen IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal), nilai modulus yang lebih tinggi dapat dicapai, dan peningkatannya juga terjadi lebih cepat pada suhu yang lebih tinggi. Hanya pada suhu 220°C (kurva biru) efek negatif muncul. Setelah peningkatan awal dalam nilai modulus, nilai modulus mulai menurun setelah sekitar 80 menit dari total waktu pengukuran, yang merupakan indikator penggetasan material. Dengan demikian, dapat diasumsikan bahwa pada suhu 220°C, kerusakan material sudah terjadi.
Nilai modulus yang dapat dicapai setelah 300 menit menunjukkan peningkatan yang cukup besar dengan suhu. Namun demikian, perbedaan ini tidak begitu signifikan antara suhu 200°C (kurva merah) dan 210°C (kurva hijau).
Analisis Kinetik dari Reaksi Pasca Pengawetan
Perangkat lunak Kinetics Neo memungkinkan penentuan parameter kinetik reaksi kimia. Perangkat lunak ini juga memungkinkan prediksi modulus penyimpanan dari sifat mekanik menggunakan analisis mekanik dinamis (DMA). Pengukuran untuk analisis kinetik dilakukan pada suhu IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal yang berbeda dan ditunjukkan pada gambar 2.
Dengan menggunakan pengukuran ini, Kinetics Neo mampu menentukan jumlah langkah yang menggambarkan reaksi pengawetan. Untuk setiap langkah tersebut, perangkat lunak ini juga menghitung parameter kinetik, yaitu jenis reaksi, energi aktivasi dan orde reaksi.
Gambar 3 menggambarkan pengukuran yang dilakukan pada suhu IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal yang berbeda setelah penghilangan baseline. Garis dasar horizontal digunakan mulai dari titik dengan E' minimal. Karena pengukuran mekanis sudah menunjukkan reaksi satu langkah, model dengan Cn, autokatalisis orde ke-n dipilih untuk analisis kinetik.
Gambar 3 menampilkan kurva terukur sebagai simbol dan model yang sesuai sebagai garis solid.
Kecocokan model dihitung untuk suhu yang digunakan dalam percobaan dengan perangkat lunak Kinetics Neo. Tabel 2 menggambarkan parameter kinetik optimal yang digunakan untuk perhitungan. Penyimpangan antara kurva yang diukur dan yang dihitung menunjukkan perbedaan dalam persiapan sampel. Namun, koefisien determinasi yang tinggi R2 = 0,995 menunjukkan kesesuaian yang kuat antara model dan data eksperimen.
Tabel 2: Parameter kinetik, dihitung dengan Kinetics Neo
| Langkah 1 (Unit) | |
| Energi aktivasi | 50.319 (kJ/mol) |
| Log (PreExp) | 2.591 log (s-1) |
| Orde reaksi n | 2.591 |
| Log (AutocatPreexp) | 0.01 log (s-1) |
| Kontribusi | 1 |
Simulasi Pengawetan untuk Kondisi Khusus Pengguna
Berdasarkan parameter kinetika yang ditentukan, Kinetics Neo mampu menghitung perilaku sampel untuk setiap kondisi waktu/suhu, mendekati suhu eksperimental.
Sebagai contoh, gambar 4 dan 5 menggambarkan tingkat pengawetan resin pada suhu IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal yang berbeda, masing-masing dari 180°C hingga 215°C selama 5 jam dan 10 jam. Seperti yang diharapkan, pengawetan terjadi lebih cepat pada suhu yang lebih tinggi.
Diperlukan waktu yang lebih lama untuk memastikan proses pengeringan yang sempurna. Misalnya, setelah 5 jam, tingkat pengawetan mencapai 0,940, dan lebih dari 16 jam, mencapai 0,972. Pengeringan penuh mungkin memerlukan waktu beberapa jam atau beberapa hari, tergantung pada suhu.
Kesimpulan
Sifat mekanis dari sistem resin yang diawetkan dengan UV setelah pengawetan termal dievaluasi dengan menggunakan Dynamic Mechanical Analysis (DMA). Pengukuran IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal dilakukan pada suhu yang berbeda: 180°C, 200°C, 210°C, dan 220°C. Data dianalisis menggunakan perangkat lunak Kinetics Neo, dan model kinetika dikembangkan untuk memprediksi tingkat penyembuhan. Model ini dapat diterapkan tidak hanya pada suhu dan durasi yang diukur, tetapi juga pada kondisi yang tidak diuji secara eksperimental. Hasilnya, model ini memungkinkan identifikasi parameter yang mencapai Tingkat KesembuhanTingkat pengawetan menggambarkan konversi yang dicapai selama reaksi pengikatan silang (pengawetan). tingkat kesembuhan tertentu dalam waktu yang paling singkat atau pada suhu terendah, tergantung pada tujuan pengoptimalan. Pendekatan ini mengurangi jumlah pengujian fisik yang diperlukan, menghemat waktu dan biaya, sekaligus mempercepat keseluruhan proses bagi pengguna.
Manfaat Analisis Kinetik
Biaya Eksperimental Lebih Rendah
Kinetics Neo perangkat lunak ini mengurangi kebutuhan akan uji coba fisik yang banyak dan mahal dengan mengoptimalkan jumlah pengujian yang diperlukan. Hal ini memungkinkan pelanggan untuk menghemat waktu dan uang sekaligus mempercepat proses mereka secara keseluruhan.
Mengoptimalkan Siklus Curing
Perangkat lunak ini membantu Identify suhu dan waktu pasca-pengawetan yang optimal untuk mencapai konversi material terbaik. Hal ini memastikan efisiensi produksi, mencegah masalah seperti pengawetan yang berlebihan atau kurang.
Kustomisasi dan Fleksibilitas
Pelanggan dapat menyesuaikan proses pengawetan untuk memenuhi persyaratan aplikasi tertentu, apakah mereka membutuhkan bahan yang lebih fleksibel atau lebih kaku. Fleksibilitas ini memastikan bahwa produk akhir sesuai dengan kebutuhan mereka, sehingga mengurangi kebutuhan untuk uji coba tambahan.