Pendahuluan
Photo curing monomer dan oligomer cair digunakan dalam beragam industri sebagai pendekatan yang ramah lingkungan, aman, cepat, dan mudah dikontrol untuk membentuk tinta, pelapis, perekat, dan bahan struktural. Perluasan aplikasi untuk photo curing sejak diperkenalkan pada tahun 1960-an, telah disertai dengan evolusi dalam sumber cahaya yang digunakan. Contohnya, stereolitografi, suatu proses aditif untuk membuat benda 3 dimensi dari resin polimer yang dapat diawetkan dengan foto, memerlukan laser untuk melacak pola yang rumit pada tiap lapisan resin cair.
Kemampuan untuk mengukur 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 tingkat 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 sangat penting untuk pemilihan sumber sinar UV dan sinar tampak yang sesuai, identifikasi waktu dan kondisi 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 optimal, dan pengembangan resin baru yang dapat disembuhkan dengan foto. Kalorimetri pemindaian diferensial foto (Photo-DSC) dan analisis foto-dielektrik (Photo-DEA) adalah alat analisis yang ampuh untuk melakukan pengukuran ini.
Dalam contoh yang disajikan di sini, efisiensi dari dua sumber sinar UV yang berbeda dibandingkan dalam 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 perekat yang larut dalam air dan berwarna biru. Pengawetan laser digunakan, untuk pertama kalinya, dalam kombinasi dengan pengukuran DSC dan DEA dan dibandingkan dengan lampu merkuri (Hg) standar arc. Formulasi pra-polimer terdiri dari polietilen glikol diakrilat (PEGDA) dengan inisiator foto-kamuflase (CQ) (1% berat relatif terhadap PEGDA) dan N, N-dimetil-p-toluidin (DMPT) sebagai inisiator (1: 1 berat relatif CQ). Formulasi ini telah digunakan untuk membuat perancah hidrogel kompleks dengan jaringan pori yang saling terhubung sepenuhnya untuk digunakan sebagai bioreaktor1.
1PaulCalvert, Swati MIshra, Amrut Sadacher, Dapeng LI, Universitas Massachusetts, Dartmouth, Proyek NTC: F06-MD14, Pusat Penelitian Tekstil Nasional: Juni 2010
Pengukuran Foto-DSC
Pengukuran DSC dilakukan dengan menggunakan NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® yang dihubungkan dengan lampu OmniCure® S2000 200 watt Hg short-arc lampu (Gambar 1) dengan band pass filter yang memberikan rentang spektral 320-500 nm dengan iradiasi 10 W/cm² atau sistem laser dioda terkolimasi LASERGLO W Technologies LRD-0447 Series (Gambar 2) yang memberikan panjang gelombang 447 nm dengan iradiasi 0,744 W/cm2.
Gambar 3 dan Gambar 4 menunjukkan hasil dari tiga rangkaian pengukuran DSC dari 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 di bawah beberapa pulsa 2 detik dari lampu Hg arc dan dari laser. Perhitungan tingkat penyembuhan berdasarkan area puncak dari tiga rangkaian lampu dan tiga rangkaian laser masing-masing tercantum dalam Tabel 1 dan Tabel 2. Pengukuran menunjukkan reproduktifitas yang baik.
Total 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 resin lebih besar untuk laser (129 ± 5 J/g) dibandingkan dengan lampu (91 ± 6 J/g).2 Entalpi terkoreksi dari setiap puncak dari proses laser, rata-rata, lebih besar daripada puncak yang sesuai dari pengukuran dengan lampu. Selain itu, tidak seperti lampu, laser terus menghasilkan 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 tambahan hingga pulsa terakhir dalam pengukuran. Area puncak residual pada akhir 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 (misalnya, pulsa No. 15) disebabkan oleh efek pemanasan sumber cahaya pada sampel, yang sembilan kali lebih besar untuk lampu dibandingkan dengan laser.
2Entalpi 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 totaldihitung dengan menjumlahkan area puncak dan mengurangkan kontribusi awal dari pemanasan diferensial sampel dan cawan lebur referensi, yang dihitung dari entalpi denyut nadi terakhir dalam rangkaian. Waktu pulsa lampu Omnicure dikendalikan oleh perangkat lunak NETZSCH Proteus® . Pengaturan waktu pulsa laser dikontrol secara manual.
Tabel 1: Perhitungan Tingkat KesembuhanTingkat pengawetan menggambarkan konversi yang dicapai selama reaksi pengikatan silang (pengawetan). tingkat kesembuhan (lampu Hg)
Proses Pertama | Run Kedua | Jalankan Ketiga | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Denyut nadi Tidak | Puncak area (Jg) | Entalpi yang dikoreksi J/g) | Konversi (%) | Puncak area (Jg) | Dikoreksi entalpi (J/g) | Konversi (%) | Puncak area (J/g) | Dikoreksi entalpi (J/g) | Konversi (%) |
| 1 | 71.47 | 34.19 | 40.51 | 72.91 | 37.87 | 40.29 | 71.22 | 38.08 | 40.24 |
| 2 | 58.35 | 21.07 | 34.96 | 56.78 | 21.74 | 23.13 | 55.12 | 21.98 | 23.23 |
| 3 | 49.42 | 12.14 | 14.38 | 47.85 | 12.81 | 13.63 | 45.7 | 12.56 | 23.23 |
| 4 | 44.47 | 7.19 | 8.52 | 42.54 | 7.50 | 7.98 | 40.88 | 7.74 | 8.18 |
| 5 | 41.59 | 4.31 | 5.11 | 39.77 | 4.73 | 5.03 | 38.02 | 4.88 | 5.16 |
| 6 | 39.93 | 2.65 | 3.14 | 38.28 | 3.24 | 3.45 | 36.38 | 3.24 | 3.42 |
| 7 | 38.86 | 1.58 | 1.87 | 37.25 | 2.21 | 2.35 | 35.18 | 2.04 | 2.16 |
| 8 | 38.13 | 0.85 | 1.01 | 36.42 | 1.38 | 1.47 | 34.55 | 1.41 | 1.49 |
| 9 | 37.91 | 0.63 | 0.75 | 36.12 | 1.08 | 1.15 | 32.21 | 1.07 | 1.13 |
| 10 | 37.50 | 0.22 | 0.26 | 35.80 | 0.76 | 0.81 | 33.84 | 0.70 | 0.74 |
| 11 | 37.27 | -0.01 | -0.01 | 35.52 | 0.48 | 0.51 | 33.60 | 0.46 | 0.49 |
| 12 | 37.17 | -0.11 | -0.13 | 35.14 | 0.10 | 0.11 | 33.43 | 0.29 | 0.31 |
| 13 | 37.06 | -0.12 | -0.14 | 34.95 | -0.09 | -0.10 | 33.29 | 0.15 | 0.16 |
| 14 | 37.09 | -0.19 | -0.23 | 35.23 | 0.19 | 0.20 | 33.17 | 0.03 | 0.03 |
| 15 | 37.28 | 0.00 | 0.00 | 35.04 | 0.00 | 0.00 | 33.14 | 0.00 | 0.00 |
Entalpi total = 84.40 J/g | Entalpi total = 94.00 J/g | Entalpi total = 94.63 J/g | |||||||
Tabel 2: Perhitungan tingkat penyembuhan (laser)
Proses Pertama | Proses Kedua | Proses Ketiga | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Denyut nadi Tidak | Puncak area (Jg) | Entalpi yang dikoreksi J/g) | Konversi (%) | Puncak area (Jg) | Dikoreksi entalpi (J/g) | Konversi (%) | Puncak area (J/g) | Dikoreksi entalpi (J/g) | Konversi (%) |
| 1 | 50.70 | 46.02 | 35.40 | 47.72 | 43.17 | 32.56 | 44.46 | 40.19 | 32.47 |
| 2 | 29.60 | 24.92 | 19.17 | 33.01 | 28.46 | 21.47 | 32.61 | 28.34 | 22.89 |
| 3 | 21.67 | 16.99 | 13.09 | 22.91 | 18.36 | 13.85 | 20.35 | 16.08 | 12.99 |
| 4 | 18.39 | 13.71 | 10.54 | 14.93 | 10.38 | 7.83 | 15.79 | 11.52 | 9.31 |
| 5 | 13.12 | 8.44 | 6.49 | 12.82 | 8.27 | 6.24 | 10.6 | 6.33 | 5.11 |
| 6 | 10.25 | 5.57 | 4.28 | 9.83 | 5.28 | 3.98 | 10.09 | 5.81 | 4.69 |
| 7 | 8.67 | 3.99 | 3.08 | 9.93 | 5.38 | 4.06 | 8.502 | 4.23 | 3.42 |
| 8 | 7.38 | 2.69 | 2.07 | 7.77 | 3.22 | 2.43 | 7.957 | 3.69 | 2.98 |
| 9 | 7.20 | 2.52 | 1.94 | 7.39 | 2.84 | 2.14 | 7.077 | 2.81 | 2.27 |
| 10 | 6.31 | 1.62 | 1.25 | 7.31 | 2.76 | 2.08 | 5.985 | 1.72 | 1.39 |
| 11 | 5.68 | 1.00 | 0.77 | 6.13 | 1.58 | 1.19 | 5.408 | 1.14 | 0.92 |
| 12 | 5.99 | 1.30 | 1.00 | 5.67 | 1.12 | 0.84 | 5.777 | 1.51 | 1.22 |
| 13 | 5.59 | 0.90 | 0.69 | 5.54 | 0.99 | 0.74 | 4.44 | 0.17 | 0.14 |
| 14 | 5.02 | 0.34 | 0.26 | 5.33 | 0.78 | 0.59 | 4.521 | 0.25 | 0.20 |
| 15 | 4.69 | 0.00 | 0.00 | 4.55 | 0.00 | 0.00 | 4.269 | 0.00 | 0.00 |
Entalpi total = 128.99 J/g | Entalpi total = 132.58 J/g | Entalpi total = 123.79 J/g | |||||||
Pengukuran Foto-DEA
Pemantauan DEA pada proses pemotretan resin pada suhu sekitar menggunakan dua sumber cahaya yang berbeda dilakukan dengan instrumen NETZSCH DEA 288 Epsilon (Gambar 5). Hasilnya dibandingkan pada Gambar 6. Dua pengukuran dilakukan dengan masing-masing sumber radiasi untuk menunjukkan reprodusibilitas. Baik laser dan lampu dijalankan secara terus menerus dengan pengecualian gangguan dua menit dalam penyinaran dari lampu selama salah satu proses. Kemajuan 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 ditunjukkan oleh peningkatan Viskositas IonViskositas ion adalah nilai kebalikan dari konduktivitas ion, yang dihitung dari faktor kehilangan dielektrik.Viskositas Ion, yang mendatar saat pengawetan selesai. Kemiringan awal kurva Viskositas IonViskositas ion adalah nilai kebalikan dari konduktivitas ion, yang dihitung dari faktor kehilangan dielektrik.Viskositas Ion sedikit lebih besar untuk sampel yang diawetkan dengan laser dibandingkan dengan sampel yang diawetkan dengan lampu, yang mengindikasikan pengawetan yang lebih efisien dari laser. Peningkatan keseluruhan dalam Viskositas IonViskositas ion adalah nilai kebalikan dari konduktivitas ion, yang dihitung dari faktor kehilangan dielektrik.Viskositas Ion juga sedikit lebih besar untuk sampel yang diawetkan dengan laser. Pengukuran DEA lebih sensitif terhadap small perubahan tingkat pengawetan daripada pengukuran DSC. Oleh karena itu, peningkatan Viskositas IonViskositas ion adalah nilai kebalikan dari konduktivitas ion, yang dihitung dari faktor kehilangan dielektrik.Viskositas Ion sampel akibat pengawetan masih dapat diukur setelah 50 menit penyinaran lampu atau laser secara terus menerus. Karena pemanasan sampel oleh lampu atau laser, yang menyebabkan peningkatan mobilitas ion, langkah tajam pada kurva diamati segera setelah sumber cahaya dihilangkan.
Ringkasan
Singkatnya, perbandingan entalpi pengawetan dan kinetika pengawetan resin yang dapat diawetkan secara foto di bawah penyinaran dengan lampu Hg arc dan laser dioda biru dilakukan dengan menggunakan NETZSCH konfigurasi instrumen foto-DSC dan foto-DEA. Pengukuran DSC menunjukkan bahwa entalpi pengawetan resin dengan laser lebih besar dibandingkan dengan lampu, yang mengindikasikan kemungkinan pengikatan silang yang lebih besar antara sampel dengan laser. Hal ini konsisten dengan perubahan absolut yang lebih besar pada Viskositas IonViskositas ion adalah nilai kebalikan dari konduktivitas ion, yang dihitung dari faktor kehilangan dielektrik.Viskositas Ion sampel yang diawetkan dengan laser yang diukur dengan DEA. Pengukuran DEA juga menunjukkan bahwa tingkat pengawetan resin sedikit lebih besar dengan laser dibandingkan dengan lampu. Akhirnya, pengukuran DSC menunjukkan pemanasan sampel yang lebih besar oleh radiasi lampu Hg dibandingkan dengan radiasi laser. Pemanasan sampel dapat menjadi masalah dalam kasus-kasus di mana perubahan suhu selama polimerisasi menyebabkan StresTegangan didefinisikan sebagai tingkat gaya yang diterapkan pada sampel dengan penampang yang terdefinisi dengan baik. (Tegangan = gaya/luas). Sampel yang memiliki penampang melingkar atau persegi panjang dapat dikompresi atau diregangkan. Bahan elastis seperti karet dapat diregangkan hingga 5 hingga 10 kali panjang aslinya.stres penyusutan polimer. Secara keseluruhan, laser biru monokromatik dengan intensitas rendah terbukti menjadi sumber cahaya yang lebih cocok untuk menyembuhkan formulasi resin khusus ini daripada lampu Hg arc dengan filter pita lebar.