Inledning
Differentiell svepkalorimetri (DSC) gör det möjligt att bestämma fasövergångstemperaturer och övergångsentalpier, även för härdningsreaktioner. Proverna analyseras vanligtvis i en degel med genomborrat lock under normalt tryck med ett konstant reningsgasflöde. Differentiell svepkalorimetri kan också användas för att undersöka fotohärdningsreaktioner [1]. Kombinationen av en UV-lampa och NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® (bild 1) är ett mångsidigt verktyg för detta ändamål.
Resultat
Enkelhärdande system: Jämförelse "bra/dåligt" av 2 tryckfärger
Provet bereds i en öppen degel som bestrålas med UV-ljus. Intensiteten och bestrålningstiden kan varieras med ett definierat temperaturprogram. Isotermiska förhållanden eller ett dynamiskt temperaturprogram används i allmänhet.
Figur 2 visar resultaten från Photo-DSC för Härdning (tvärbindningsreaktioner)Termen "crosslinking" betyder bokstavligen översatt "tvärnätverk". I kemiska sammanhang används det för reaktioner där molekyler länkas samman genom att införa kovalenta bindningar och bilda tredimensionella nätverk.härdning av en akrylatbaserad screentrycksfärg. Två prover från olika partier undersöktes. Experimentet utfördes vid en konstant temperatur på 35°C under en kväveatmosfär. Bestrålningen skedde pulsat med UV-pulser med en intensitet på 1 W/cm² och en pulstid på 1 s. Från mätningen beräknas omvandlingskurvan, förutsatt att Härdning (tvärbindningsreaktioner)Termen "crosslinking" betyder bokstavligen översatt "tvärnätverk". I kemiska sammanhang används det för reaktioner där molekyler länkas samman genom att införa kovalenta bindningar och bilda tredimensionella nätverk.härdning inte längre sker under det sista bestrålningssteget. Det sista bestrålningssteget subtraheras från de föregående stegen och entalpin för ett enskilt steg ställs i proportion till den totala entalpin.
Konverteringskurvan i figur 3 visar att det finns en liten skillnad i härdningsbeteendet hos det "bra" provet jämfört med det "dåliga" provet under de två första bestrålningsstegen.
I figur 4 visas de totala entalpierna för de två färgerna, vilka uppvisar betydande skillnader. Det "bra" provet uppvisar en högre reaktivitet jämfört med det "dåliga" provet.
Inverkan av gasatmosfären
Syrets inverkan på härdningsbeteendet är välkänt för akrylatsystem. Detta visas för den "bra" screentryckfärgen i figur 5. UV-DSC-mätningar med olika atmosfärer kan enkelt utföras med NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® med hjälp av de interna massflödesregulatorerna för ett exakt reningsgasflöde. Resultaten visar att entalpin för Härdning (tvärbindningsreaktioner)Termen "crosslinking" betyder bokstavligen översatt "tvärnätverk". I kemiska sammanhang används det för reaktioner där molekyler länkas samman genom att införa kovalenta bindningar och bilda tredimensionella nätverk.härdning är lägre jämfört med mätningen under en kväveatmosfär. Det närvarande syret fungerar som en hämningsagent för UV-härdningsprocessen [2].
Färgens inverkan på härdningsbeteendet
De blå kurvorna i figur 6 visar UV-DSC-resultaten för två blå bläck och de röda kurvorna UV-DSC-resultaten för de röda bläcken. Båda de blå färgerna (olika partier) uppvisar en betydligt högre entalpi för UV-Härdning (tvärbindningsreaktioner)Termen "crosslinking" betyder bokstavligen översatt "tvärnätverk". I kemiska sammanhang används det för reaktioner där molekyler länkas samman genom att införa kovalenta bindningar och bilda tredimensionella nätverk.härdning jämfört med de röda färgerna. Återigen övervakas små skillnader i härdningsbeteendet hos de två bläckpartierna av samma färg av UVDSC-resultaten. Speciellt vid utveckling av nya formuleringar är UV-DSC-resultat ett användbart verktyg för att uppnå formuleringar med olika färger men med samma härdningsbeteende, vilket är nödvändigt för den senare tillämpningen.
Resultat för ett dubbelhärdande system
Förutom att undersöka system med en enda härdningsmekanism kan UV DSC också användas för dubbelhärdande system [3], t.ex. speciella typer av lim. Dessa typer av lim härdar inte bara med UV-strålning, de uppvisar också en termisk efterhärdningseffekt. Figur 7 visar resultaten för ett sådant system. Strålning med UV-ljus under 1 s vid rumstemperatur ger en ExotermEn provövergång eller en reaktion är exoterm om värme genereras.exoterm härdningseffekt med en entalpi på 251 J/g. Genom att värma provet till 200°C kunde den termiska härdningseffekten observeras vid 164°C (topptemperatur) med en entalpi på 55 J/g. Detta exempel visar tydligt att fullständig karakterisering av härdningsbeteendet kan härledas från ett enda UV-DSC-experiment.
Sammanfattning
Differential Scanning Calorimetry (DSC) i kombination med strålning från en UV-lampa gör det möjligt att undersöka härdningsprocesser i UV-härdningssystem. De erhållna resultaten hjälper till att få en inblick i härdningsmekanismer och kinetiken för härdningsreaktioner. Dessutom undersöktes dubbelhärdande system inom ett enda experiment.