Polimeryzacja w stylizacji paznokci – Każda stylistka paznokci ją ma… lampę UV. Wystarczy chwila, by paznokcie stały się twarde i cieszyły oko przez kolejnych kilka tygodni. Ale czy zastanawialiście się kiedyś, co się tak naprawdę dzieje w lampie, gdy klientka włoży do niej dłoń? Dowiedzcie się, jak przebiega polimeryzacja.

Metoda przedłużania i modelowania paznokci pochodzi ze Stanów Zjednoczonych, gdzie już od końca lat sześćdziesiątych stopniowo udoskonalano sposoby ich stylizacji oraz uzupełniania ubytków i uszkodzeń. Zupełnie przypadkowo swój początek wzięła ona z sektora stomatologicznego, gdzie z powodzeniem stosowane są masy akrylowe do tworzenia aparatów na zęby czy mostków dentystycznych oraz systemy plombowania zębów preparatami światłoutwardzalnymi. Z biegiem czasu dzięki nowoczesnej technologii ciągle udoskonalano masy modelujące i dziś mamy do dyspozycji szeroką paletę produktów, takich jak żele rzadkie, średnio gęste i gęste, galaretki, bezbarwne i kolorowe, wymagające krótszego lub dłuższego czasu utwardzania, czy mieszaniny różnych produktów w jednym. Każdy produkt, choć ma podobny skład, różni się zawartością poszczególnych związków i substratów chemicznych, co ma wpływ i znaczenie w przypadku jego użytkowych cech fizycznych i chemicznych. Dokładny skład kompozycji światłoutwardzalnej jest zależny od właściwości, jakie powinien posiadać oraz cech, jakie powinien spełniać gotowy produkt. Podstawowymi składnikami takiej kompozycji są:

• mieszanina monomerów,
• układ inicjujący,
• dodatki, takie jak: stabilizatory, napełniacze, środki barwiące, związki antyelektrostatyczne, promotory adhezji itp.

Z czego więc składają się żele UV?

Żele światłoutwardzalne składają się głównie z takich składników chemicznych, jak:

‒ monomery ‒ są to małe i pojedyncze cząsteczki, które w wyniku reakcji polimeryzacji łączą się w różnej długości łańcuchy, zwane polimerami (wielomerami), żywic, oligomerów, inicjatorów i stabilizatorów,
‒ oligomery ‒ są to molekuły, składające się ze strukturalnie takich samych lub podobnych cząsteczek; łączą się one pod wpływem reakcji chemicznej z monomerami lub innymi oligomerami w polimery,
‒ żywice ‒ mają wpływ na właściwości fizyczne żelu: twardość, elastyczność, giętkość, lepkość ‒ są one fundamentem żelu i sprawiają, że jest bardziej twardy i sztywny lub giętki i miękki,
‒ barwniki i pigmenty ‒ substancje nadające barwę innej substancji pozbawionej barwy lub też zmieniające barwę substancji posiadającej już jakąś barwę.

Pigmenty są kryjącymi, nierozpuszczalnymi kryształami wymagającymi procesu dyspersji w celu ich użycia do barwienia substancji. Barwniki natomiast są substancjami przepuszczającymi światło i zabarwiają ośrodek, w którym są rozpuszczone lub stopione, są rozpuszczalne i łatwe w użyciu, jednak ich odporność jest mniejsza od pigmentów. Barwniki są przezroczyste, pigmenty zaś różne – część jest kryjąca, część przezroczysta, ‒ inicjatory/aktywatory ‒ są dodawane do mieszanki, aby umożliwić i uaktywnić rozpoczęcie reakcji chemicznej. Ich obecność w produkcie jest niezbędna do zainicjowania tej reakcji (można je porównać do iskierki, zapłonu). Fotoinicjatory mają za zadanie doprowadzić żel do całkowitego utwardzenia, ‒ stabilizatory natomiast zapobiegają niepożądanym reakcjom w produkcie, np. zbyt szybkiemu twardnięciu (po otwarciu słoiczka) czy zmianom barwy produktu. Aby żel przeszedł z postaci płynnej w stałą i stwardniał, musi dojść do reakcji chemicznej zwanej polimeryzacją.

W jaki sposób twardnieją żele UV?

Żele UV występują w formie płynnej, jednak w zależności od przeznaczenia mogą być bardziej lub mniej płynne, a nawet mogą występować w formie galarety. Aby żel przeszedł z postaci płynnej w stałą i stwardniał, musi dojść do reakcji chemicznej zwanej polimeryzacją. W środowisku naturalnym reakcja polimeryzacji prowokowana jest światłem ultrafioletowym o długości fali 366 nanometrów (wysokość słońca w słoneczny dzień w samo południe ‒ w przypadku żelu) lub aktywnym tlenem (w przypadku akrylu). Jednak czas takiej reakcji jest wydłużony. Aby ją przyspieszyć stosuje się promienniki światła ultrafioletowego, czyli lampy UV LED. Wytwarzane przez nie promienie powodują rozpad fotoinicjatorów zawartych w produkcie płynnym i powstanie rodników z wolnymi elektronami, które prowadzą do rozpadu molekularnych wiązań chemicznych, a następnie wchodzą z nimi w reakcję. Powstaje więc reakcja łańcuchowa, dzięki której produkt twardnieje. Jednocześnie zachodzi tutaj również zjawisko adhezji, czyli przyczepiania się, zakotwiczenia masy żelowej w strukturze naturalnego paznokcia, w wyniku czego cząstki wodorotlenkowe zawarte w paznokciu łączą się z cząstkami wodorotlenkowymi żelu (mają podobną strukturę chemiczną).

Szczypta chemii – polimeryzacja

Polimeryzacja jest to reakcja, podczas której związki chemiczne o małej masie cząsteczkowej (monomery) lub mieszanina kilku takich związków pod wpływem inicjatora (np. promieni UV) reagują same ze sobą, aż do wyczerpania wolnych grup funkcyjnych (wolnych rodników, jonów), w wyniku czego powstają cząsteczki o wielokrotnie większej masie cząsteczkowej, tworzące polimer. Jeśli inicjatorem tego procesu jest właśnie światło UV to mówimy o fotopolimeryzacji i fotoinicjatorach. Monomery (met)akrylowe słabo absorbują światło, dlatego w celu wytworzenia odpowiedniej ilości cząsteczek reaktywnych, wolnych rodników lub jonów, konieczne jest zastosowanie fotoinicjatorów. Wytworzone z fotoinicjatorów, pod wpływem naświetlania, aktywne cząsteczki inicjują dalej reakcję polimeryzacji. Polimeryzacja przebiega ze stale malejącą szybkością aż do chwili zaniku aktywnych miejsc rodnikowych. Polimery są to naturalne lub syntetyczne, organiczne lub nieorganiczne związki wielkocząsteczkowe zbudowane z powtarzających się ugrupowań atomów (merów). Najważniejsze są polimery o dużej masie cząsteczkowej (umownie o liczbie merów przekraczającej 100), stosowane jako tworzywa sztuczne czy włókna chemiczne. Reakcję polimeryzacji można podzielić na:

• polimeryzacje stopniowe (polikondensacje) – w których reakcja następuje „krok po kroku”, tj. najpierw reagują z sobą dwa monomery tworząc dimer, a następnie dimery reagują z sobą tworząc tetramery itd.;
• polimeryzacje łańcuchowe – w których reakcje następują „lawinowo”, zaczynają się od reakcji inicjowania aktywnej formy monomeru, który jest w stanie przyłączać do siebie kolejne monomery, pozostając aktywnym aż do momentu uzyskania polimerów o dużych masach cząsteczkowych.

Przebieg procesu fotopolimeryzacji zależy od:

• temperatury,
• rodzaju atmosfery, w której prowadzi się reakcję,
• długości fali,
• natężenia światła,
• ciśnienia,
• ilości i rodzaju inicjatora lub katalizatora,
• budowy chemicznej monomerów,
• stężenia monomerów,
• zawartości pozostałych składników mieszaniny oraz ich stanu fizycznego.

Etapy polimeryzacji

1. Początek reakcji/inicjacja: molekuły zaczynają się łączyć. 2. Reakcja łańcuchowa/propagacja: powstają długie łańcuchy i łączenia. 3. Koniec reakcji/terminacja: łańcuchy przestają się tworzyć. Po zakończeniu procesu polimeryzacji na powierzchni masy pozostaje lepka warstwa dyspersyjna, czyli klejąca powłoczka, jest to uboczny produkt polimeryzacji, który występuje w przebiegu reakcji wszystkich tradycyjnych żeli. Usuwamy ją alkoholem izopropylowym. Proces fotopolimeryzacji jest reakcją egzotermiczną, co oznacza, że podczas łączenia się monomerów w łańcuchy wytwarzane jest ciepło. Cząstki żelu wprowadzane są w ruch, co powoduje tarcie ich o siebie nawzajem i skutkuje wrażeniem pieczenia paznokci podczas zabiegu. Im bardziej reaktywny jest rodnik, im więcej rodników reaguje równocześnie i im szybciej przebiega ta reakcja, tym większe powstaje tarcie i więcej ciepła jest wytwarzane. Aby zminimalizować niepożądane odczucie pieczenia żelu w lampie producenci muszą zadbać o zrównoważoną ilość fotoinicjatorów. Znaczenie ma także ilość aplikowanego produktu na płytkę paznokciową (grubsza warstwa żelu daje uczucie większego ciepła), gęstość masy żelowej (żele gęste pieką bardziej niż rzadkie) oraz osobnicze reakcje nadwrażliwości unerwionego i ukrwionego łożyska paznokci. Proces polimeryzacji zachodzi w naszych salonach każdego dnia, warto wiedzieć jak on przebiega. Z pewnością niejedna klientka chętnie posłucha o polimeryzacji, a my zyskamy w oczach naszych bywalczyń.