Pendahuluan
Dari transparan hingga hitam, termasuk semua warna pelangi, pasar gel kuku (yang menyembuhkan) dan cat kuku (yang mengering di udara) menawarkan berbagai macam produk. Meskipun kriteria pemilihan pertama sering kali merupakan kriteria estetika, konsumen juga menginginkan produk yang praktis untuk diaplikasikan dengan memberikan hasil akhir dan kinerja yang diinginkan. Untuk itu, gel atau cat kuku yang sempurna harus terasa relatif cair agar mudah diaplikasikan dengan kuas tetapi tidak mengalir ke luar kuku. Waktu pengeringan atau 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 harus serendah mungkin dan menghasilkan permukaan yang halus untuk penampilan yang sempurna. Terakhir, manikur juga harus tahan lama, tanpa terlalu sulit untuk dihilangkan.
Beberapa jenis gel kuku memerlukan lampu UV untuk 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. Produk-produk ini mengandung inisiator foto yang akan memulai reaksi 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 segera setelah gel bersentuhan dengan panjang gelombang yang sesuai yang dipancarkan oleh lampu.
Waktu pemaparan, panjang gelombang dan intensitas lampu sangat penting agar gel kuku dapat mengering dengan cara yang benar.
Eksperimental
Pengawetan UV dari tiga gel kuku dikarakterisasi dengan dua metode yang berbeda:
- Differential scanning calorimetry (DSC): digunakan untuk mendapatkan informasi tentang kecepatan dan waktu 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.
- Reometri rotasi untuk mengkarakterisasi perubahan modulus gel kuku selama paparan sinar UV.
Warna sampel adalah merah, hitam dan bening. Sampel bening mengandung glitter tersuspensi.
Tabel 1 merangkum kondisi di mana ketiga sampel yang berbeda diuji.
Tabel 1: Kondisi Pengukuran
| DSC | Perangkat | DSC 300 Caliris® dengan H-Modul |
|---|---|---|
| Massa sampel | 3.0 mg | |
| Wadah | Concavus®® (aluminium, terbuka) | |
| Suhu | 30°C (IsotermalPengujian pada suhu yang terkendali dan konstan disebut isotermal.isotermal) | |
| Atmosfer | Nitrogen (20 ml/menit) | |
| Lampu | Omnicure® S 2000 (kisaran panjang gelombang: 320 hingga 500 nm) | |
| Durasi pemaparan | 180 s | |
| Reometri Rotasi | Perangkat | Kinexus |
| Geometri | PP8 (Pelat/Piring, diameter: 8 mm) | |
| Celah | 250 μm | |
| Suhu | 25°C | |
| Suasana | Sekitar (udara) | |
| Lampu | Omnicure® S 2000 (kisaran panjang gelombang: 320 hingga 500 nm) | |
| Durasi pemaparan | 30 s |
DSC - Prinsip Fungsional
Berdasarkan ISO 11357, DSC fluks panas adalah teknik di mana perbedaan antara laju aliran panas ke dalam wadah sampel dan ke dalam wadah referensi ditentukan sebagai fungsi suhu dan/atau waktu. Selama pengukuran tersebut, sampel dan referensi dikenai program suhu/waktu terkontrol yang sama dan atmosfer.
Rotational Rheometry (Pengukuran Osilasi) - Prinsip Fungsional
Pelat atas berosilasi dengan frekuensi yang ditentukan f [Hz] (atau ω [rad/s]) dan amplitudo [%] (atau SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan geser γ [%]), γ = γo + sin (ωt).
Tegangan geser σ [Pa] yang diperlukan untuk osilasi ini ditentukan: σ = σ0 + sin (ωt + δ).
Hasil: Sifat viskoelastik sampel ditentukan, khususnya kekakuan kompleks G* (|G*| dalam [Pa]).
Bagian "in-phase" dari G* terkait dengan sifat elastis (→ G', modulus geser penyimpanan), bagian "out-phase" terkait dengan sifat viskos (→ G'', modulus geser kehilangan) dari bahan viskoelastik.
Analisis Termal dan Kecepatan Pengawetan
Efek curing dapat diamati dalam kurva DSC dalam bentuk efek EksotermikTransisi sampel atau reaksi dikatakan eksotermik jika dihasilkan panas.eksotermik. Reaksi 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 dapat dimulai dengan panas atau dengan sinar UV, apabila menggunakan DSC yang dilengkapi dengan lampu UV (foto-DSC).
Gambar 1 menggambarkan kurva foto-DSC yang diperoleh selama paparan sinar UV dari tiga gel kuku. Area puncak menunjukkan entalpi 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. Semakin tinggi nilainya, semakin banyak energi yang dilepaskan selama reaksi.
Sampel bening yang mengandung glitter memiliki puncak 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 dengan entalpi reaksi tertinggi (211 J/g). Hal ini tidak berarti bahwa sampel ini membutuhkan waktu lebih lama daripada dua sampel lainnya untuk menyelesaikan reaksinya. Sebenarnya, sampel ini juga merupakan sampel yang bereaksi paling cepat, seperti ditunjukkan oleh kemiringan kurva sebelum puncak maksimum tercapai: Ini adalah yang paling curam untuk bahan ini. Gambar 2, yang menggambarkan laju konversi untuk ketiga sampel, mengilustrasikan hasil ini. Semakin tinggi nilai puncak maksimum dan semakin curam kemiringan sebelum puncak maksimum, semakin cepat tingkat konversi. Akibatnya, 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 tercepat untuk sampel bening dengan kilau (puncak maksimum sudah tercapai pada 11,5 detik setelah terpapar sinar UV dan terkait dengan tingkat konversi tertinggi 7,0%/s).
Sebaliknya, sampel hitam menunjukkan perilaku yang berlawanan. Reaksinya paling lambat (kemiringan kurva yang lebih bertahap sebelum puncak maksimum, yang mengarah ke kurva laju konversi dengan puncak maksimum 3,8% / s pada 12,3 detik) dan dikaitkan dengan pelepasan energi terendah (127 J/g).
Gel kuku merah menunjukkan 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 di antara dua gel lainnya, baik untuk kecepatan reaksi maupun entalpi pengawetan.
Gambar 3 menampilkan kurva Modulus KompleksModulus kompleks terdiri dari dua komponen, yaitu modulus penyimpanan dan modulus kehilangan. Modulus penyimpanan (atau modulus Young) menggambarkan kekakuan dan modulus kehilangan menggambarkan perilaku redaman (atau viskoelastik) dari sampel yang sesuai dengan menggunakan metode Analisis Mekanik Dinamis (Dynamic Mechanical Analysis/DMA). modulus kompleks untuk ketiga sampel. Sebelum proses curing, semua sampel memiliki kekakuan yang sama yaitu 70 - 80 Pa. Peningkatan modulus yang signifikan menunjukkan bahwa proses curing telah dimulai. Mirip dengan DSC, kemiringan kurva berhubungan dengan kecepatan reaksi. Hasilnya berkorelasi dengan yang diperoleh dengan DSC: Gel kuku bening dengan glitter mengering paling cepat dan sampel hitam menunjukkan pengawetan paling lambat dari ketiga sampel.
Sampel juga berbeda dalam modulus akhir. Modulus gel bening dengan kilau meningkat sebesar 6 dekade selama pengawetan, dibandingkan kurang dari 4 dekade untuk gel hitam. Ini berarti bahwa gel bening menunjukkan kekakuan tertinggi setelah pengawetan.
Selain itu, Gambar 4 menunjukkan kurva G', G'' dan δ selama proses pengawetan di bawah sinar UV untuk sampel hitam. Pada awal pengukuran, modulus geser kental (G", biru) lebih tinggi daripada modulus geser elastis (G', merah). Sudut fase tinggi (lebih dari 80°). Ini berarti bahwa dalam kondisi pengukuran ini, sebelum pengawetan, gel kuku berperilaku hampir seperti cairan kental yang sempurna dengan sifat elastis yang sangat lemah.
Reaksi pengawetan menyebabkan peningkatan G' dan G''. Keduanya bersilangan 7 detik setelah paparan sinar UV. Dalam praktiknya, persilangan ini berarti bahwa sejak saat itu, jaringan yang dibangun melalui curing cukup kuat untuk mencegah aliran bahan pada skala waktu yang sesuai dengan 1 Hz. Pada akhir pengukuran, kurva G' dan G" masih meningkat, meskipun peningkatan ini tidak signifikan. Paparan sinar UV mengawali proses curing yang dapat terus berlanjut meskipun lampu dimatikan.
Sudut Fase
Sudut fase δ (δ = G''/G') adalah ukuran relatif dari sifat viskos dan elastis suatu bahan. Kisarannya dari 0° untuk bahan yang sepenuhnya elastis hingga 90° untuk bahan yang sepenuhnya kental.
Apakah Kecepatan Curing yang Tinggi Membuat Sampel Menjadi Lebih Baik?
Penyembuhan yang lebih cepat menguntungkan bagi konsumen. Namun demikian, sifat akhir manikur setelah pengaplikasian, tentu saja juga penting. Sapuan amplitudo pasca pengawetan membantu kita memprediksi perilaku gel setelah pengawetan dengan memberikan informasi mengenai struktur dalamnya.
Untuk itu, daerah linier-viskoelastik dari dua sampel ekstrem (bening dengan kilau dan hitam) dibandingkan pada Gambar 5.
Dataran tinggi Wilayah Viskoelastik Linier (LVER)Pada LVER, tegangan yang diberikan tidak cukup untuk menyebabkan kerusakan struktural (yielding) pada struktur dan oleh karena itu, sifat-sifat mikro-struktural yang penting diukur.LVER dari gel kuku hitam lebih lebar dengan modulus yang lebih rendah dibandingkan dengan sampel bening, menunjukkan bahwa gel hitam yang diawetkan cenderung lebih fleksibel.
Meskipun gel kuku bening mengering lebih cepat daripada gel kuku hitam, gel kuku hitam juga akan menunjukkan sifat yang lebih rapuh.
Wilayah Viskoelastik Linier (LVER)Pada LVER, tegangan yang diberikan tidak cukup untuk menyebabkan kerusakan struktural (yielding) pada struktur dan oleh karena itu, sifat-sifat mikro-struktural yang penting diukur.LVER - Wilayah Viskoelastik Linier
- Wilayah Viskoelastik Linier (LVER)Pada LVER, tegangan yang diberikan tidak cukup untuk menyebabkan kerusakan struktural (yielding) pada struktur dan oleh karena itu, sifat-sifat mikro-struktural yang penting diukur.LVER adalah rentang amplitudo di mana SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan dan tegangan sebanding.
- Dalam Wilayah Viskoelastik Linier (LVER)Pada LVER, tegangan yang diberikan tidak cukup untuk menyebabkan kerusakan struktural (yielding) pada struktur dan oleh karena itu, sifat-sifat mikro-struktural yang penting diukur.LVER, tegangan (atau SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan) yang diterapkan tidak cukup untuk menyebabkan kerusakan struktural struktur dan karenanya, mikrostruktural
Kesimpulan
DSC dan reometri rotasi adalah dua metode yang saling melengkapi untuk karakterisasi pengawetan gel kuku.
Kedua metode ini menyoroti kecepatan pengawetan. DSC 300 Caliris® juga memberikan informasi tentang energi yang dilepaskan selama pengawetan, sementara pengukuran dengan Kinexus membandingkan sifat-sifat produk yang berbeda selama dan setelah pengawetan.