Introdução
Do transparente ao preto, incluindo todas as cores do arco-íris, o mercado de géis para unhas (aqueles que curam) e esmaltes (aqueles que secam ao ar) oferece uma ampla variedade de produtos. selectMesmo que o primeiro critério seja geralmente estético, o consumidor também quer um produto que seja prático de aplicar e que ofereça o acabamento e o desempenho desejados. Para isso, o gel ou esmalte de unha perfeito deve ser relativamente líquido para uma aplicação fácil com pincel, mas sem escorrer para fora da unha. O tempo de secagem ou Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações em que as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura deve ser o menor possível e resultar em uma superfície lisa para uma aparência impecável. Por fim, também é desejável que a manicure seja duradoura, sem ser muito difícil de remover.
Alguns tipos de géis para unhas requerem uma lâmpada UV para a Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações em que as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura. Esses produtos contêm um fotoiniciador que iniciará a reação de Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações em que as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura assim que o gel entrar em contato com os comprimentos de onda adequados emitidos pela lâmpada.
O tempo de exposição, o comprimento de onda e a intensidade da lâmpada são de grande importância para que o gel de unha cure da maneira correta.
Experimental
A Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações em que as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura por UV de três géis para unhas foi caracterizada por dois métodos diferentes:
- Calorimetria de varredura diferencial (DSC): usada para obter informações sobre a velocidade e o tempo de Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações em que as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura.
- Reometria rotacional para caracterizar a alteração do módulo do gel de unha durante a exposição à UV.
As cores das amostras foram vermelho, preto e transparente. A amostra transparente continha glitters suspensos.
A Tabela 1 resume as condições em que as três amostras diferentes foram testadas.
Tabela 1: Condições de medição
| DSC | Dispositivo | DSC 300 Caliris® com módulo H |
|---|---|---|
| Massa da amostra | 3.0 mg | |
| Cadinho | Concavus®® (alumínio, aberto) | |
| Temperatura da amostra | 30°C (isotérmica) | |
| Atmosfera | Nitrogênio (20 ml/min) | |
| Lâmpada | Omnicure® S 2000 (faixa de comprimento de onda: 320 a 500 nm) | |
| Duração da exposição | 180 s | |
| Reometria rotacional | Dispositivo | Kinexus |
| Geometria | PP8 (Placa/Placa, diâmetro: 8 mm) | |
| Folga | 250 μm | |
| Temperatura: 25°C | 25°C | |
| Atmosfera | Ambiente (ar) | |
| Lâmpada | Omnicure® S 2000 (faixa de comprimento de onda: 320 a 500 nm) | |
| Duração da exposição | 30 s |
DSC - Princípio funcional
Com base na norma ISO 11357, a DSC de fluxo de calor é uma técnica na qual a diferença entre a taxa de fluxo de calor em um cadinho de amostra e em um cadinho de referência é determinada em função da temperatura e/ou do tempo. Durante essa medição, a amostra e a referência são submetidas ao mesmo programa e atmosfera de temperatura/tempo controlados.
Reometria rotacional (medição de oscilação) - Princípio funcional
A placa superior oscila com uma frequência definida f [Hz] (ou ω [rad/s]) e amplitude [%] (ou EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão de cisalhamento γ [%]), γ = γo + sin (ωt).
A EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão de cisalhamento σ [Pa] necessária para essa oscilação é determinada: σ = σ0 + sin(ωt+δ).
Resultado: As propriedades viscoelásticas da amostra são determinadas, em particular sua rigidez complexa G* (|G*| em [Pa]).
A parte "em fase" de G* está relacionada às propriedades elásticas (→ G', módulo de cisalhamento de armazenamento) e a parte "fora de fase" às propriedades viscosas (→ G'', módulo de cisalhamento de perda) do material viscoelástico.
Análise térmica e velocidade de cura
Os efeitos de Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações em que as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura podem ser observados nas curvas de DSC na forma de efeitos exotérmicos. A reação de Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações em que as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura pode ser iniciada pelo calor ou pela luz UV, quando se usa um DSC equipado com uma lâmpada UV (foto-DSC).
A Figura 1 mostra as curvas de foto-DSC obtidas durante a exposição à luz UV dos três géis para unhas. A área do pico representa a entalpia de Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações em que as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura. Quanto maior o valor, mais energia é liberada durante a reação.
A amostra transparente contendo glitters tem o pico de Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações em que as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura com a maior entalpia de reação (211 J/g). Isso não significa que ela precise de mais tempo do que as outras duas para concluir a reação. Na verdade, ela também é a que reage mais rapidamente, conforme demonstrado pela inclinação da curva antes de o pico máximo ser atingido: Ela é a mais acentuada para esse material. A Figura 2, que mostra a taxa de conversão para todas as três amostras, ilustra esse resultado. Quanto mais alto for o valor do pico máximo e mais íngreme for a inclinação antes do pico máximo, mais rápida será a taxa de conversão. Consequentemente, a cura é mais rápida para a amostra transparente com glitters (pico máximo já atingido em 11,5 s após a exposição à luz UV e associado à maior taxa de conversão de 7,0%/s).
Em contrapartida, a amostra preta apresenta o comportamento oposto. A reação é a mais lenta (uma inclinação mais gradual da curva antes do pico máximo, levando a uma curva de taxa de conversão com pico máximo de 3,8%/s em 12,3 s) e está associada à menor liberação de energia (127 J/g).
O gel de unha vermelho mostra um comportamento de cura entre os outros dois, tanto para a velocidade de reação quanto para a entalpia de cura.
A Figura 3 exibe as curvas de Módulo complexoO módulo complexo consiste em dois componentes, o módulo de armazenamento e o módulo de perda. O módulo de armazenamento (ou módulo de Young) descreve a rigidez e o módulo de perda descreve o comportamento de amortecimento (ou viscoelástico) da amostra correspondente usando o método de Análise Mecânica Dinâmica (DMA). módulo complexo para todas as três amostras. Antes da cura, todas as amostras possuem uma rigidez semelhante de 70 a 80 Pa. O aumento significativo no módulo indica que a cura foi iniciada. Semelhante à DSC, a inclinação da curva está relacionada à velocidade da reação. Os resultados se correlacionam com os obtidos com o DSC: o gel de unha transparente com glitters cura mais rapidamente e a amostra preta mostra a cura mais lenta das três amostras.
As amostras também diferem em seu módulo final. O módulo do gel transparente com glitters aumenta em 6 décadas durante a cura, em comparação com menos de 4 décadas para o gel preto. Isso significa que o gel transparente revela a maior rigidez após a cura.
Além disso, a Figura 4 mostra as curvas de G', G'' e δ durante o processo de cura sob luz UV da amostra preta. No início da medição, o módulo de cisalhamento viscoso (G", azul) é maior do que o módulo de cisalhamento elástico (G', vermelho). O ângulo de fase é alto (mais de 80°). Isso significa que, nessas condições de medição, antes da cura, o gel de unha se comporta quase como um líquido viscoso perfeito com propriedades elásticas muito fracas.
A reação de cura leva a um aumento de G' e G''. Eles se cruzam 7 segundos após a exposição aos raios UV. Na prática, o cruzamento significa que, a partir desse momento, a rede construída por meio da cura é forte o suficiente para impedir o fluxo do material na escala de tempo correspondente a 1 Hz. No final da medição, as curvas de G' e G" ainda estão aumentando, mesmo que esse aumento não seja significativo. A exposição à luz UV iniciou um processo de cura que pode continuar apesar de a lâmpada ter sido desligada.
Ângulo de fase
O ângulo de fase δ (δ = G''/G') é uma medida relativa das propriedades viscosas e elásticas de um material. Ele varia de 0° para um material totalmente elástico a 90° para um material totalmente viscoso.
Uma alta velocidade de cura torna a amostra melhor?
Uma cura mais rápida é vantajosa para o consumidor. No entanto, é claro que as propriedades finais da manicure após a aplicação também são importantes. Uma varredura de amplitude pós-cura nos ajuda a prever o comportamento dos géis após a cura, fornecendo informações sobre sua estrutura interna.
Para isso, a região linear-viscoelástica das duas amostras extremas (transparente com glitters e preto) é comparada na Figura 5.
O platô Região viscoelástica linear (LVER)No LVER, as tensões aplicadas são insuficientes para causar ruptura estrutural (cedência) da estrutura e, portanto, importantes propriedades microestruturais estão sendo medidas.LVER do gel de unha preto é mais largo com um módulo menor do que o da amostra transparente, indicando que o gel preto curado provavelmente é mais flexível.
Mesmo que o gel de unha transparente cure mais rápido do que o preto, ele também apresentará propriedades mais frágeis.
Região viscoelástica linear (LVER)No LVER, as tensões aplicadas são insuficientes para causar ruptura estrutural (cedência) da estrutura e, portanto, importantes propriedades microestruturais estão sendo medidas.LVER - Região Viscoelástica Linear
- A Região viscoelástica linear (LVER)No LVER, as tensões aplicadas são insuficientes para causar ruptura estrutural (cedência) da estrutura e, portanto, importantes propriedades microestruturais estão sendo medidas.LVER é a faixa de amplitude em que a deformação e a EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão são proporcionais.
- Na Região viscoelástica linear (LVER)No LVER, as tensões aplicadas são insuficientes para causar ruptura estrutural (cedência) da estrutura e, portanto, importantes propriedades microestruturais estão sendo medidas.LVER, as tensões (ou deformações) aplicadas são insuficientes para causar o colapso estrutural da estrutura e, portanto, a microestrutura
Conclusão
A DSC e a reometria rotacional são dois métodos complementares para a caracterização da cura de géis para unhas.
Ambos os métodos destacam a velocidade de cura. Além disso, o DSC 300 Caliris® fornece informações sobre a energia liberada durante a cura, enquanto as medições com o Kinexus comparam as propriedades dos diferentes produtos durante e após a cura.