Meine Daten sind unvollständig. Kann ich sie trotzdem auswerten?
WICHTIG: Dieser Leitfaden wird demnächst überarbeitet, um wichtige Änderungen die in der version 3.0 von Kinetics Neo zu berücksichtigen.
Inhalt
I. Vorbereiten (Simulieren) von unvollständigen Daten
WICHTIG: Wir raten davon ab, Daten zu analysieren, bei denen die gemessene Reaktion nicht vollständig ist. Wir empfehlen, Messungen durchzuführen, bei denen sowohl der Beginn als auch das Ende der Reaktion genau gemessen werden.
Dies ist jedoch nicht immer möglich, z. B. beginnt die Zersetzungsreaktion bei Wärmemessungen während des Aushärtungsprozesses manchmal, bevor die Aushärtung abgeschlossen ist. Hier ein Beispiel für die grobe Auswertung unvollständiger Daten. Die kinetischen Ergebnisse sind nur in dem Temperaturbereich möglich, in dem die Reaktion gemessen wurde.
I. Vorbereiten (Simulieren) unvollständiger Daten
Dies ist ein vorläufiger Schritt, der nur unvollständige Daten liefert. Im wirklichen Leben sollten die Daten aus dem Experiment gewonnen werden.
- Öffnen Sie unter Kinetics Neo das Beispiel Ep_Resin_DSC_Data.kinx2:
2. Wählen Sie in der linken Baumstruktur im Abschnitt Quelldaten die Datei Ep_Res20.txt. Einstellen:
- Bereich von 100°C bis 200°C,
- Basislinie Keine,
und klicken Sie auf OK
Hier wird die gemessene Peakfläche 279 J/g auf dem Feld Eigenschaften nach den Grundlinientypen angegeben.
3. Wiederholen Sie das Gleiche für die Datei Ep_Res10.txt
4. Wiederholen Sie dasselbe für die Datei Ep_Res05.txt
Daten für die Analyse:
Nun werden die Daten aufbereitet. Jede Kurve enthält Daten vom Beginn der Aushärtung bis zum Hauptpeak, den Hauptpeak selbst und den Teil der Kurve nach dem Hauptpeak.
Wenn die gemessenen Daten keinen Peak enthalten, können diese Daten nicht analysiert werden.
II. Modellfreie Analyse
Wenn die Daten nicht vollständig gemessen werden, ist die Gesamtwirkung unbekannt. Bei DSC-Daten ist der Gesamteffekt die Enthalpie der thermischen Wirkung, die als Peakfläche berechnet wird. Wenn die Enthalpie des Gesamteffekts nicht bekannt ist, kann die Umrechnung nicht korrekt berechnet werden, und die modellfreien Methoden, die auf den festgelegten Umrechnungswerten basieren, dürfen nicht verwendet werden.
Methoden von:
- Friedman
- Ozawa-Flynn-Wall
- Kissinger-Akahira-Sunose
- ASTM 1641
- numerische Methode
kann nicht verwendet werdenfür unvollständige Daten.
Es dürfen nur zwei modellfreie Methoden verwendet werden:
- ASTM E698
- ASTM E2890
da sie Punkte mit maximaler Rate und keine Punkte mit definierter Umrechnung verwenden.
5.methode ASTM E698
Wählen Sie ASTM E698 in der linken Baumstruktur im Abschnitt Modellfrei.
Der maximale Punkt jeder Messung wird in diesem Diagramm angezeigt. Die Aktivierungsenergie und der vorexponentielle Faktor werden anhand der Steigung und des Schnittpunkts der Geraden mit der Ozawa-Formel berechnet. Mit dieser Methode kann nur die Aktivierungsenergie für den Hauptpeak ermittelt werden. Diese Methode ist nicht für komplexe Reaktionen mit mehreren Maxima geeignet.
6.methode ASTM E2890.
Wählen Sie ASTM E2890 in der linken Baumstruktur im Abschnitt Model-Free.
Der höchste Punkt jeder Messung wird in diesem Diagramm angezeigt. Die Aktivierungsenergie und der vorexponentielle Faktor werden anhand der Steigung und des Schnittpunkts der Geraden mit der Kissinger-Methode berechnet. Mit dieser Methode kann nur die Aktivierungsenergie für den Hauptpeak ermittelt werden. Diese Methode eignet sich nicht für komplexe Reaktionen mit mehreren Maximalpunkten.
III. Modellgestützte Analyse
Eine modellgestützte Analyse kann bei unvollständigen Messungen hilfreich sein. Das Modell funktioniert jedoch nur in dem Temperaturbereich, für den experimentelle Daten vorliegen. Außerhalb dieses Bereichs können die Vorhersagen falsch sein, da die experimentellen Daten keine Informationen über Reaktionsschritte außerhalb dieses Bereichs enthalten.
Wählen Sie in der linken Baumstruktur die Option Neu hinzufügen im Abschnitt Modellbasiert
Ergebnis:
7. Wählen Sie den richtigen Reaktionstyp
Wählen Sie im Bereich Eigenschaften als ReaktionstypCn, n-te Ordnung mit Autokatalyse:
9. Stellen Sie den Gesamteffektwert manuell ein.
Suchen Sie im Bedienfeld Eigenschaften, Abschnitt Bereich, den höchsten Wert. Hier ist 425.
Legen Sie diesen Maximalwert für zwei weitere Kurven fest. Prüfen Sie ggf. Bereich anzeigen und setzen Sie den Mindestwert deutlich unter -425. Hier ist er auf -500 eingestellt. Klicken Sie auf Neu berechnen im Abschnitt Modellbetrieb.
10. Optimieren der kinetischen Parameter
Blättern Sie im Eigenschaften-Panel nach unten und drücken Sie auf Optimieren im Abschnitt Modellbetrieb.
Nun wird das kinetische Modell für die unvollständigen Messdaten erstellt. Dieses Modell kann nur in dem Temperaturbereich zwischen 100°C und 200°C verwendet werden, in dem experimentelle Daten vorhanden sind.
Dieses Modell verwendet die optimierten Werte der Peakfläche. Zum Beispiel beträgt die optimierte Peakfläche für 20K/min nach dem Modell 395 J/g, während die experimentelle Peakfläche zwischen 100 °C und 200 °C nur 279 J/g beträgt (siehe Abschnitt 2). Die Ruheenthalpie 116 J/g wird im Experiment nicht gemessen, kann aber berechnet werden berechnet aus dem kinetischen Modell berechnet werden.
11. Berechnen Sie die Umwandlung für 5, 10 und 20K/min bei 200°C
In der linken Baumstruktur wählen Sie Dynamisch im Abschnitt Vorhersage. Stellen Sie im Bereich Eigenschaften die Parameter für dynamische Vorhersagen wie in der Abbildung ein und klicken Sie auf Berechnen. Wählen Sie Temperatur und Umrechnung in der Symbolleiste.
Dies ist die Umrechnung für unvollständige Messungen. Hier enthält die Messung 20K/min nur experimentelle Daten bis 74% der Umwandlung.