Giriş
Avrupa Dispersiyon Teknolojileri Merkezi (EZD) tarafından geliştirilen reçine sistemi, mürekkepler, kaplamalar ve eklemeli üretim dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda kullanılmak üzere titizlikle tasarlanmıştır. Performansının merkezinde, depolama modülünün kinetik çalışmaları yoluyla analiz edilen kürlenme davranışının anlaşılması yer almaktadır. Kovalent bağlar oluşturan ve üç boyutlu ağlar oluşturan çapraz bağlanma reaksiyonlarını içeren UV-Kürleşme (Çapraz Bağlanma Reaksiyonları)Kelimenin tam anlamıyla tercüme edildiğinde, "çapraz bağlama" terimi "çapraz ağ oluşturma" anlamına gelir. Kimyasal bağlamda, moleküllerin kovalent bağlar oluşturarak ve üç boyutlu ağlar oluşturarak birbirine bağlandığı reaksiyonlar için kullanılır. kürleme, bu reçinenin temel bir özelliğidir. Bir malzemenin kürlenme sırasındaki sertliğinin bir ölçüsü olan depolama modülü, kürlenme kinetiği hakkında kritik bilgiler sağlar ve reçinenin farklı koşullar altındaki davranışını tahmin etmeye yardımcı olur. UV Kürleşme (Çapraz Bağlanma Reaksiyonları)Kelimenin tam anlamıyla tercüme edildiğinde, "çapraz bağlama" terimi "çapraz ağ oluşturma" anlamına gelir. Kimyasal bağlamda, moleküllerin kovalent bağlar oluşturarak ve üç boyutlu ağlar oluşturarak birbirine bağlandığı reaksiyonlar için kullanılır. kürleme ile termal son kürlemeyi birleştiren reçine sistemi sertlik, elastikiyet ve kimyasal direnç gibi optimum malzeme özelliklerine ulaşır. Bu yaklaşım sadece hızlı ve verimli kürlenme sağlamakla kalmaz, aynı zamanda baskı, ahşap işleme, otomotiv, elektronik, tıbbi teknoloji, optik, havacılık ve gıda ambalajı gibi sektörlerdeki uygulamalarda performansı artırır. Depolama modülünün kinetik analizi, reçinenin kürlenme davranışına ilişkin hassas tahminler yapılmasına olanak tanır.
Ölçüm Koşulları
Örnekler SKZKFE gGmbH'de 3D baskı kullanılarak üretilmiş ve NETZSCH DMA 303 Eplexor® ile analiz edilmiştir (Şekil 1). En önemli ölçüm parametreleri tablo 1'de özetlenmiştir.
Tablo 1: DMA 303'ün ölçüm koşulları Eplexor® ölçüm
| Örnek tutucu | 3 noktalı bükme, 30 mm esnek destekler |
|---|---|
| Örnek kalınlığı | Yaklaşık 2 mm |
| Örnek genişliği | Yaklaşık 10 mm |
| Maksimum dinamik kuvvet | 10 N |
| Dinamik Genlik | 50 μm |
| Frekans | 1 Hz |
| Isıtma oranı | 5 K/dak |
| Hedef sıcaklık | 180°C, 200°C., 210°C ve 220°C |
| İzotermal segment | 5 saat, her biri hedef sıcaklıkta |
Ölçüm Sonuçları ve Tartışma
Yeni reçine sistemi için ideal Kürleşme (Çapraz Bağlanma Reaksiyonları)Kelimenin tam anlamıyla tercüme edildiğinde, "çapraz bağlama" terimi "çapraz ağ oluşturma" anlamına gelir. Kimyasal bağlamda, moleküllerin kovalent bağlar oluşturarak ve üç boyutlu ağlar oluşturarak birbirine bağlandığı reaksiyonlar için kullanılır. kürleme sıcaklığını belirlemek amacıyla numuneler oda sıcaklığından sırasıyla 180°C, 200°C, 210°C ve 220°C hedef sıcaklıklara 5 K/dak hızla ısıtılmış ve bekletme süresi boyunca depolama modülündeki olası artışı analiz etmek için sıcaklığa ulaştıktan sonra 5 saat boyunca İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermal olarak bekletilmiştir; bkz. şekil 2.
Artan Kürleşme (Çapraz Bağlanma Reaksiyonları)Kelimenin tam anlamıyla tercüme edildiğinde, "çapraz bağlama" terimi "çapraz ağ oluşturma" anlamına gelir. Kimyasal bağlamda, moleküllerin kovalent bağlar oluşturarak ve üç boyutlu ağlar oluşturarak birbirine bağlandığı reaksiyonlar için kullanılır. kürleme sıcaklığı ile (İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermal segmentler) daha yüksek modül değerlerine ulaşılabildiği ve artışın daha yüksek sıcaklıklarda daha hızlı gerçekleştiği görülebilir. Sadece 220°C'de (mavi eğri) olumsuz bir etki ortaya çıkmaktadır. Modül değerindeki ilk artışın ardından, toplam ölçüm süresinin yaklaşık 80 dakikasından sonra düşmeye başlar, bu da malzemenin gevrekleşmesinin bir göstergesidir. Bu nedenle, 220°C'de malzeme hasarının zaten meydana geldiği varsayılabilir.
Ulaşılabilir modül değerleri 300 dakika sonra sıcaklıkla birlikte önemli bir artış göstermektedir. Ancak, bu fark 200°C (kırmızı eğri) ve 210°C (yeşil eğri) arasında çok önemli değildir.
Kürlenme Sonrası Reaksiyonun Kinetik Analizi
Kinetics Neo yazılımı, bir kimyasal reaksiyonun kinetik parametrelerinin belirlenmesini sağlar. Ayrıca dinamik mekanik analiz (DMA) kullanarak mekanik özelliklerden depolama modülünün tahmin edilmesini sağlar. Kinetik analiz için ölçümler farklı İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermal sıcaklıklarda gerçekleştirilir ve Şekil 2'de gösterilmiştir.
Bu ölçümleri kullanarak Kinetics Neo, kürlenme reaksiyonunu tanımlayan adımların sayısını belirleyebilmektedir. Yazılım ayrıca bu adımların her biri için kinetik parametreleri, yani reaksiyon türünü, aktivasyon enerjisini ve reaksiyon sırasını hesaplar.
Şekil 3, taban çizgisi kaldırıldıktan sonra farklı İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermal sıcaklıklarda gerçekleştirilen ölçümleri göstermektedir. E' değerinin en düşük olduğu noktadan başlayarak yatay bir taban çizgisi kullanılmıştır. Mekanik ölçümler zaten tek adımlı bir reaksiyona işaret ettiğinden, kinetik analiz için Cn, n. dereceden otokatalizli bir model seçilmiştir.
Şekil 3, ölçülen eğrileri semboller olarak ve model uyumunu düz çizgiler olarak göstermektedir.
Model uyumu, Kinetics Neo yazılımı ile deneyde kullanılan sıcaklık için hesaplanmıştır. Tablo 2'de hesaplama için kullanılan optimum kinetik parametreler gösterilmektedir. Ölçülen ve hesaplanan eğriler arasındaki sapma, numune hazırlamadaki farklılıkları göstermektedir. Bununla birlikte, R2 = 0,995 olan yüksek belirleme katsayısı, model ile deneysel veriler arasında güçlü bir uyum olduğunu göstermektedir.
Tablo 2: Kinetik parametreler, şu şekilde hesaplanmıştır Kinetics Neo
| Adım 1 (Birimler) | |
| Aktivasyon enerjisi | 50.319 (kJ/mol) |
| Log(PreExp) | 2.591 log (s-1) |
| ReactOrder n | 2.591 |
| Günlük (AutocatPreexp) | 0.01 log (s-1) |
| Katkı | 1 |
Kullanıcıya Özel Koşullar için Kürleme Simülasyonu
Belirlenen kinetik parametrelere dayanarak, Kinetics Neo deneysel sıcaklıklara yakın herhangi bir zaman/sıcaklık koşulu için numunenin davranışını hesaplayabilmektedir.
Örnek olarak, şekil 4 ve 5 sırasıyla 5 saat ve 10 saat boyunca 180°C ila 215°C arasındaki farklı İzotermalKontrollü ve sabit sıcaklıkta yapılan testlere izotermal denir.izotermal sıcaklıklarda reçinenin kürlenme derecesini göstermektedir. Beklendiği gibi, kürlenme daha yüksek sıcaklıklarda daha hızlı gerçekleşmektedir.
Tam kürlenmeyi sağlamak için daha uzun bir süre gereklidir. Örneğin, 5 saat sonra kürlenme derecesi 0,940'a, 16 saatin üzerinde ise 0,972'ye ulaşır. Tam kürlenme, sıcaklığa bağlı olarak birkaç saat veya gün sürebilir.
Sonuç
Termal kürlemeden sonra UV ile kürlenen bir reçine sisteminin mekanik özellikleri Dinamik Mekanik Analiz (DMA) kullanılarak değerlendirilmiştir. İzotermal ölçümler farklı sıcaklıklarda gerçekleştirilmiştir: 180°C, 200°C, 210°C ve 220°C. Veriler Kinetics Neo yazılımı kullanılarak analiz edilmiş ve kürlenme derecesini tahmin etmek için bir kinetik model geliştirilmiştir. Bu model sadece ölçülen sıcaklık ve sürelere değil, aynı zamanda deneysel olarak test edilmemiş koşullara da uygulanabilir. Sonuç olarak, optimizasyon hedefine bağlı olarak en kısa sürede veya en düşük sıcaklıkta belirli bir kürlenme derecesine ulaşan parametrelerin tanımlanmasını sağlar. Bu yaklaşım, gerekli fiziksel testlerin sayısını azaltarak hem zamandan hem de maliyetten tasarruf sağlarken, kullanıcılar için genel süreci hızlandırır.
Kinetik Analizin Faydaları
Daha Düşük Deney Maliyetleri
Kinetics Neo yazılımı, gerekli test sayısını optimize ederek çok sayıda ve maliyetli fiziksel deneme ihtiyacını azaltır. Bu, müşterilerin genel süreçlerini hızlandırırken hem zamandan hem de paradan tasarruf etmelerini sağlar.
Kürleme Döngülerini Optimize Etme
Yazılım, en iyi malzeme dönüşümünü elde etmek için Identify en uygun post-Kürleşme (Çapraz Bağlanma Reaksiyonları)Kelimenin tam anlamıyla tercüme edildiğinde, "çapraz bağlama" terimi "çapraz ağ oluşturma" anlamına gelir. Kimyasal bağlamda, moleküllerin kovalent bağlar oluşturarak ve üç boyutlu ağlar oluşturarak birbirine bağlandığı reaksiyonlar için kullanılır. kürleme sıcaklığı ve süresine yardımcı olur. Bu sayede üretim verimliliği sağlanır ve aşırı veya yetersiz kürlenme gibi sorunlar önlenir.
Özelleştirme ve Esneklik
Müşteriler, ister daha esnek ister daha sert malzemelere ihtiyaç duysunlar, Kürleşme (Çapraz Bağlanma Reaksiyonları)Kelimenin tam anlamıyla tercüme edildiğinde, "çapraz bağlama" terimi "çapraz ağ oluşturma" anlamına gelir. Kimyasal bağlamda, moleküllerin kovalent bağlar oluşturarak ve üç boyutlu ağlar oluşturarak birbirine bağlandığı reaksiyonlar için kullanılır. kürleme sürecini belirli uygulama gereksinimlerini karşılayacak şekilde ayarlayabilirler. Bu esneklik, nihai ürünün ihtiyaçlarına mükemmel şekilde uymasını sağlayarak ek denemelere olan ihtiyacı azaltır.