Anleitung: Kinetisches Modell mit Diffusionskontrolle erstellen
Aushärtung von Epoxidharzen mit Diffusionskontrolle
Einführung
Tritt der Glasübergang während der Vernetzung eines Duroplasts auf, so wird die Reaktion in zwei Bereiche unterteilt, die von unterschiedlichen Mechanismen beherrscht werden: Der Teil, der weit oberhalb des Glasübergangs stattfindet, hängt von der chemischen Reaktion ab und kann durch die Arrhenius-Beziehung beschrieben werden. In dem Bereich unterhalb des Glasübergangs dominieren diffusionsgesteuerte Mechanismen das Reaktionsverhalten. Daher wird die Reaktionsgeschwindigkeit im Bereich des Glasübergangs von beiden Prozessen beeinflusst.
Aus diesem Grund muss das kinetische Modell um spezielle Diffusionskontrollalgorithmen erweitert werden, um die Änderung des Materialverhaltens zu berücksichtigen.
In diesem "How To:" werden zwei einstufige kinetische Modelle für DSC-Daten erstellt:
- vorläufiges Kinetisches ModellKinetisches Modell ist ein allgemeiner Begriff, der das Schema (die Struktur) der einzelnen Reaktionsschritte einer mehrstufigen chemischen Reaktion, die Reaktionstypen und die kinetischen Parameter dieser Schritte enthält.kinetisches Modell ohne Diffusionskontrolle
- endgültiges kinetisches Modell mit partieller Diffusionskontrolle.
In diesem System ändert sich der kinetische Mechanismus, wenn die Probentemperatur die Glasübergangstemperatur überschreitet.
Wir beginnen mit dem Laden eines Beispieldatenprojekts, das in Kinetics Neo enthalten ist, erstellen dann ein vorläufiges kinetisches Modell und fügen dann den Mechanismus der Diffusionskontrolle hinzu, um das endgültige Modell zu erhalten.
Beispielhafte Daten:
- Datentyp: DSC-Härtung (Differential Scanning Calorimetry mit Diffusionskontrolle)
- Projektdatei: DSC_Diff_Control_Epoxy_Data.kinx2
Laden Sie das Beispieldatenprojekt
1.starten Sie die Software Kinetics Neo.
Klicken Sie auf die blaue Registerkarte"Datei", um das Anwendungsmenü zu öffnen.
2. Öffnen Sie das Projekt "Sample Data DSC Curing".
Klicken Sie im Menü auf der linken Seite auf"Öffnen" und wählen Sie dann"Proben". Das Verzeichnis Kinetics Neo samples wird im Windows Explorer geöffnet.
Wählen Sie das Verzeichnis"DSC_Diff_Control_Epoxy".
3. Öffnen Sie die Kinetics Neo Projektdatei"DSC_Diff_Control_Epoxy_Data.kinx2" .
4. Wählen Sie in der Baumstruktur die Option Glasübergangsdaten und prüfen Sie, ob die Glasübergangsdaten vorhanden sind und die Anpassung erstellt wurde.
Vorläufiges Modell des Typs Cn ohne Diffusionskontrolle erstellen
5. Wählen Sie in der linken Baumstruktur die Option Modellbasiert - Neu hinzufügen und wählen Sie den Reaktionstyp Cn.
6. Schreiben Sie Cn in Beschreibung und wählen Sie Optimieren im Feld Schritt
7. Wechseln Sie zu Conversion , um zu sehen, wo dieses Modell noch nicht in Ordnung ist
8. Wechseln Sie zu Signal-Relativ , um zu sehen, wo dieses Modell noch nicht in Ordnung ist
Erstellen des endgültigen Modells vom Typ Cn mit Diffusionskontrolle
9. Erstellen Sie die Kopie des vorherigen Modells: Wählen Sie das Modell in der Baumansicht aus und klicken Sie auf das Plus-Symbol +
10. Für das zweite Modell ändern Sie die Beschreibung in Cn diff wie oben beschrieben
11. Wechseln Sie zu Umwandlung und aktivieren Sie das Kontrollkästchen Diffusionskontrolle. In der Parameterliste für diesen Reaktionsschritt erscheinen drei zusätzliche Parameter. Die Standardwerte für diese zusätzlichen Parameter sind normalerweise nicht allzu weit von den optimalen Parametern entfernt.
Diese Parameter K, C1 und C2 sind die Parameter aus den WLF-Gleichungen (Williams-Landel-Ferry), die für die Berechnung des Diffusionskoeffizienten in der Nähe der Glasübergangstemperatur verwendet werden.
12. Wechseln Sie zu Signal und wählen Sie Optimieren im Feld Schritt
13. Wechseln Sie zu Conversion , um zu sehen, wie gut die Passform ist
14. Wechseln Sie zu Signal-Relativ , um zu sehen, wie gut die Anpassung ist
Schlussfolgerung
Die Aushärtung von Epoxidharz, bei der sich die Glastemperatur und die Probentemperatur kreuzen, kann durch das kinetische Modell mit Diffusionskontrolle beschrieben werden. Die Diffusion nahe der Glasübergangstemperatur wird durch die WLF-Gleichung (Williams-Landel-Ferry) beschrieben.