Wprowadzenie
Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC) pozwala na określenie temperatury przejścia fazowego i entalpii przejścia, również dla reakcji utwardzania. Próbki są zwykle analizowane w tyglu z przebitą pokrywą pod normalnym ciśnieniem ze stałym przepływem gazu oczyszczającego. Różnicowa kalorymetria skaningowa może być również stosowana do badania reakcji fotoutwardzania [1]. Połączenie lampy UV z urządzeniem NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® (rysunek 1) stanowi wszechstronne narzędzie.
Wyniki
Systemy pojedynczego utwardzania: Porównanie "Dobry/Zły" 2 farb drukarskich
Próbka jest przygotowywana w otwartym tyglu, który jest naświetlany światłem UV. Intensywność i czas naświetlania można zmieniać w określonym programie temperaturowym. Zazwyczaj stosowane są warunki izotermiczne lub dynamiczny program temperaturowy.
Rysunek 2 przedstawia wyniki Photo-DSC dla utwardzania farby sitodrukowej na bazie akrylanu. Zbadano dwie próbki o różnych lots. Eksperyment przeprowadzono w stałej temperaturze 35°C w atmosferze azotu. Napromienianie odbywało się w sposób pulsacyjny za pomocą impulsów UV o intensywności 1 W/cm² i czasie impulsu 1 s. Na podstawie pomiaru obliczono krzywą konwersji, zakładając, że podczas ostatniego etapu napromienianiaUtwardzanie (reakcje sieciowania)W dosłownym tłumaczeniu termin "sieciowanie" oznacza "tworzenie sieci". W kontekście chemicznym stosuje się go do reakcji, w których cząsteczki są łączone ze sobą poprzez wprowadzenie wiązań kowalencyjnych i tworzenie trójwymiarowych sieci. utwardzanie już nie zachodzi. Ostatni etap naświetlania został odjęty od poprzednich etapów, a entalpia pojedynczego etapu została ustawiona proporcjonalnie do całkowitej entalpii.
Krzywa konwersji na rysunku 3 pokazuje, że istnieje niewielka różnica w zachowaniu utwardzania "dobrej" próbki w porównaniu z "słabą" próbką podczas pierwszych dwóch etapów napromieniania.
Rysunek 4 przedstawia całkowite entalpie dla dwóch atramentów, które wykazują znaczące różnice. "Dobra" próbka wykazuje wyższą reaktywność w porównaniu do "słabej" próbki.
Wpływ atmosfery gazowej
Wpływ tlenu naUtwardzanie (reakcje sieciowania)W dosłownym tłumaczeniu termin "sieciowanie" oznacza "tworzenie sieci". W kontekście chemicznym stosuje się go do reakcji, w których cząsteczki są łączone ze sobą poprzez wprowadzenie wiązań kowalencyjnych i tworzenie trójwymiarowych sieci. utwardzanie jest dobrze znany w przypadku systemów akrylanowych. Jest to pokazane dla "dobrej" farby do sitodruku na rysunku 5. Pomiary UV-DSC w różnych atmosferach można łatwo zrealizować za pomocą NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® przy użyciu wewnętrznych regulatorów przepływu masowego dla precyzyjnego przepływu gazu oczyszczającego. Wyniki pokazują, że entalpia utwardzania jest niższa w porównaniu z pomiarem w atmosferze azotu. Obecny tlen działa jako czynnik hamujący proces utwardzania UV [2].
Wpływ koloru na zachowanie podczas utwardzania
Niebieskie krzywe na rysunku 6 przedstawiają wyniki UV-DSC dla dwóch niebieskich atramentów, a czerwone krzywe to wyniki UV-DSC dla czerwonych atramentów. Oba niebieskie atramenty (różne lots) wykazują znacznie wyższą entalpię utwardzania UV w porównaniu do czerwonych atramentów. Ponownie, niewielkie różnice w zachowaniu utwardzania dwóch atramentów lots tego samego koloru są monitorowane przez wyniki UVDSC. Szczególnie w przypadku opracowywania nowych receptur, wyniki UV-DSC są pomocnym narzędziem do uzyskania receptur o różnych kolorach, ale o takim samym zachowaniu utwardzania, co jest niezbędne do późniejszego zastosowania.
Wyniki dla systemów podwójnie utwardzanych
Oprócz badania systemów z pojedynczym mechanizmem utwardzania, UV DSC może być również stosowany do systemów podwójnie utwardzanych [3], takich jak specjalne rodzaje klejów. Tego rodzaju kleje nie tylko utwardzają się za pomocą promieniowania UV, ale także wykazują efekt termicznego utwardzania końcowego. Rysunek 7 przedstawia wyniki dla takiego systemu. Promieniowanie światłem UV przez 1 s w temperaturze otoczenia wykazuje EgzotermicznyPrzejście próbki lub reakcja jest egzotermiczna, jeśli generowane jest ciepło.egzotermiczny efekt utwardzania z entalpią 251 J/g. Ogrzewając próbkę do 200°C, efekt utwardzania termicznego można zaobserwować w 164°C (temperatura szczytowa) przy entalpii 55 J/g. Ten przykład wyraźnie pokazuje, że pełną charakterystykę utwardzania można uzyskać z jednego eksperymentu UV-DSC.
Podsumowanie
Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC) w połączeniu z promieniowaniem lampy UV pozwala na badanie procesów utwardzania systemów utwardzanych promieniowaniem UV. Uzyskane wyniki pomagają uzyskać wgląd w mechanizmy utwardzania i kinetykę reakcji utwardzania. Ponadto, w ramach jednego eksperymentu zbadano systemy podwójnie utwardzane.