Introduzione
Un fotopolimero è solitamente costituito da monomeri, oligomeri e fotoiniziatori che si reticolano per formare una struttura a rete quando vengono esposti alla luce, spesso nella regione ultravioletta o visibile dello spettro elettromagnetico (vedi Figura 1). La fotopolimerizzazione è un processo relativamente rapido rispetto allaPolimerizzazione (reazioni di reticolazione)Tradotto letteralmente, il termine "crosslinking" significa "reticolo incrociato". Nel contesto chimico, viene utilizzato per le reazioni in cui le molecole vengono collegate tra loro introducendo legami covalenti e formando reti tridimensionali. polimerizzazione termica e pertanto può essere utilizzata per laPolimerizzazione (reazioni di reticolazione)Tradotto letteralmente, il termine "crosslinking" significa "reticolo incrociato". Nel contesto chimico, viene utilizzato per le reazioni in cui le molecole vengono collegate tra loro introducendo legami covalenti e formando reti tridimensionali. polimerizzazione selective utilizzando sorgenti luminose ad alta energia, il che rende il processo adatto alla stampa di circuiti stampati e alla fabbricazione di microchip. I fotopolimeri sono ampiamente utilizzati nelle tecnologie mediche, di stampa 3D, di rivestimento, di adesivo e di proto-resistenza [1].
Le misure reologiche sono comunemente utilizzate per caratterizzare la progressione delle proprietà visco-elastiche dei fotopolimeri durante la fotopolimerizzazione. Misurando la variazione del Modulo complessoIl modulo complesso è costituito da due componenti, il modulo di accumulo e il modulo di perdita. Il modulo di accumulo (o modulo di Young) descrive la rigidità e il modulo di perdita descrive il comportamento smorzante (o viscoelastico) del campione corrispondente, utilizzando il metodo dell'analisi meccanica dinamica (DMA). modulo complesso (G*), è possibile stimare la velocità di reticolazione. Inoltre, i fotopolimeri tendono a mostrare un significativo ritiro post-polimerizzazione a seconda della concentrazione di monomero. La capacità di controllo della forza normale sul reometro consente di misurare il ritiro verticale durante laPolimerizzazione (reazioni di reticolazione)Tradotto letteralmente, il termine "crosslinking" significa "reticolo incrociato". Nel contesto chimico, viene utilizzato per le reazioni in cui le molecole vengono collegate tra loro introducendo legami covalenti e formando reti tridimensionali. polimerizzazione dalla variazione della distanza sotto una forza applicata costante. Questo può essere utilizzato per calcolare la percentuale di ritiro post-polimerizzazione. La cinetica di reticolazione dei fotopolimeri tende ad avere una forte dipendenza dall'intensità della luce UV e dalla durata dell'esposizione. È inoltre importante tenere presente che l'intensità del fascio di luce si riduce con la distanza dalla superficie irradiata.
Sperimentale
- La velocità di reticolazione e la contrazione post-polimerizzazione di due diversi adesivi polimerizzabili con raggi UV sono state valutate e confrontate nelle condizioni di processo raccomandate.
- Le misure al reometro rotazionale sono state effettuate utilizzando il reometro rotazionale Kinexus con accessorio UV collegato a una cartuccia cilindrica. L'adesivo liquido è stato dispensato su una piastra di vetro di quarzo attraverso la quale è stata irradiata la luce UV (vedi Figura 2). Per le misure reologiche è stato utilizzato un sistema di misurazione a piastre parallele monouso.
- Lo spessore del campione era di 0,65 mm ed è stata effettuata una misurazione oscillatoria a frequenza singola con una deformazione di controllo dello 0,1% a 1 Hz.
- È stata utilizzata una sequenza di caricamento standard per garantire che entrambi i campioni fossero sottoposti a un protocollo di caricamento coerente e controllabile.
- OmniCure® L'unità diPolimerizzazione (reazioni di reticolazione)Tradotto letteralmente, il termine "crosslinking" significa "reticolo incrociato". Nel contesto chimico, viene utilizzato per le reazioni in cui le molecole vengono collegate tra loro introducendo legami covalenti e formando reti tridimensionali. polimerizzazione a spot UV/Visibile Serie 2000 è stata utilizzata con una guida di luce liquida OmniCure® di 8 mm di diametro per illuminare il campione con la luce UV. La lunghezza d'onda della sorgente luminosa copre 320 nm - 500 nm.libraL'unità diPolimerizzazione (reazioni di reticolazione)Tradotto letteralmente, il termine "crosslinking" significa "reticolo incrociato". Nel contesto chimico, viene utilizzato per le reazioni in cui le molecole vengono collegate tra loro introducendo legami covalenti e formando reti tridimensionali. polimerizzazione è stata utilizzata in modalitàlibradi polimerizzazione e il radiometro OmniCure® R2000 è stato utilizzato per misurare l'intensità della luce UV.
- il software rSpace è configurato per comunicare con l'unità di polimerizzazione OmniCure® S2000 tramite connessione RS232 e l'intensità di uscita può essere controllata eseguendo una sequenza standard preconfigurata nel software1. Per i test di polimerizzazione è stata utilizzata un'intensità UV di 0,5 W/cm2 .
- Tutte le misure reologiche sono state eseguite a 25°C e la distanza tra la lastra di vetro e l'estremità della guida luminosa è stata mantenuta invariata.
- Una forza normale costante di 0 N è stata controllata sul campione per consentire il libero movimento lungo l'asse verticale a causa della contrazione all'interno del campione durante il processo di reticolazione.
- Il sistema OmniCure® S2000 è stato controllato tramite il software rSpace, in modo da poter registrare i parametri reologici di interesse insieme ai profili di intensità UV.
Risultati e discussione
La Figura 3 mostra un confronto qualitativo delle cinetiche di reticolazione di due diversi adesivi UV tipici utilizzati nelle applicazioni ottiche. A causa della velocità della reazione UV, il Modulo di taglio complesso (G*)Il modulo di taglio è una misura della rigidità di un materiale. modulo di taglio complesso (G*) aumenta rapidamente dopo l'apertura dell'otturatore UV. Sebbene il Modulo complessoIl modulo complesso è costituito da due componenti, il modulo di accumulo e il modulo di perdita. Il modulo di accumulo (o modulo di Young) descrive la rigidità e il modulo di perdita descrive il comportamento smorzante (o viscoelastico) del campione corrispondente, utilizzando il metodo dell'analisi meccanica dinamica (DMA). modulo complesso degli adesivi pre-curati sia simile, la velocità di reticolazione è significativamente diversa. L'adesivo - B mostra un modulo più basso nella regione di plateau rispetto all'adesivo - A, indicando che la densità di reticolazione e la corrispondente rigidità raggiungibile alla fine della polimerizzazione con un livello di irradiazione impostato a 0,5 W/cm2 è inferiore a quella dell'adesivo - A.
Per molti adesivi UV, la contrazione dovuta alla reticolazione è uno dei parametri chiave che determina l'accettazione delle prestazioni per le applicazioni finali.selectLa Figura 4 mostra i dati di ritiro dell'Adesivo-A misurati con una forza normale costante. Il software rSpace è stato progettato per gestire questo ritiro consentendo all'utente di scegliere di controllare il gap in modalità auto-tensione a una forza normale predefinita. La modalità di impostazione del gap è stata utilizzata per caricare il campione; tuttavia, durante la prova di polimerizzazione è stata applicata una forza normale pari a zero, consentendo il libero movimento della piastra durante la contrazione del campione. In base ai risultati della Figura 4, l'adesivo A mostra una contrazione dell'8% verso la fine della polimerizzazione.
Conclusione
Questa nota applicativa mostra come la caratterizzazione in situ delle proprietà reologiche dei materiali polimerizzabili con raggi UV possa essere eseguita su un reometro rotazionale Kinexus con accessorio per la polimerizzazione UV. Da tali misure è possibile seguire il tasso di reticolazione e la contrazione post-polimerizzazione.