Gewusst wie: TTT-Diagramm erstellen
Zeit-Temperatur-Übergangs-Diagramm für die Aushärtungsreaktion von Epoxidharz mit Diffusionskontrolle
Einführung
In diesem "How To" wird das Zeit-Temperatur-Übergangs-Diagramm (Zeit-Temperatur-Übergang) für Polymere Das Zeit-Temperatur-Übergangsdiagramm (Zeit-Temperatur-Umwandlung) oder TTT-Diagramm zeigt die Zeitabhängigkeit der Materialumwandlung bei einer bestimmten Temperatur.Zeit-Temperatur-Übergangsdiagramm erstellt.
Ein Zeit-Temperatur-Übergangsdiagramm (TTT) bietet die Möglichkeit, das Aushärtungsverhalten sowie die Entwicklung des Glasübergangs unter isothermen Temperaturbedingungen zu simulieren.
Wir beginnen mit dem bestehenden Beispielprojekt für die Härtungsreaktion mit Diffusionskontrolle, erstellen dann ein Zeit-Temperatur-Übergangs-Diagramm und sehen, welche Daten es liefert.
Beispielhafte Daten:
- Datentyp: DSC-Härtung (Differenzial-Scanning-Kalorimetrie mit Diffusionskontrolle)
- Projektdatei: DSC_Diff_Control_Epoxy_Analysis.kinx2
Laden Sie das Beispieldatenprojekt
1. Starten Sie die Software Kinetics Neo.
Klicken Sie auf die Registerkarte Datei in der oberen Hauptleiste, um das Anwendungsmenü zu öffnen.
2. Klicken Sie im Menü auf der linken Seite auf Öffnen und wählen Sie dann Beispiele.
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_Analysis.kinx2" .
Iso-Konversionskurven
4. Schalten Sie die X-Achse auf Log(time) auf der linken Seite der Multifunktionsleiste um und wählen Sie dann in der linken Baumstruktur Simulation -> Vorhersagen -> Zeit-Temperatur-Übergang.
5.wählen Sie in der Liste Methode/Modell das Modell Cn, diff. Parameter einstellen:
- Minimale Temperatur 20°C,
- Maximale Temperatur 170°C,
- Temperatur-Schritt 10°C,
- zeit 5000min.
Drücken Sie Berechnen.
6. Wie sind die Vorhersagen für Iso-Konversionskurven zu interpretieren?
Iso-Konversionskurven sind die Kurven mit dem gleichen Konversionsgrad.
- Wählen Sie auf der Y-Achse eine Temperatur, die Sie interessiert (z. B. 120 °C).
- Erstellen Sie eine imaginäre horizontale Linie von dieser Temperatur nach rechts.
- Prüfen Sie, wo diese imaginäre Linie die Iso-Umwandlungskurven kreuzt.
Für die isotherme Vorhersage von 120 °C hat der Prozess:
- 2% Umwandlung bei 1,5min
- 5% bei 3min
- 10% bei 4.7min
- ..
- 70% bei fast 20min
- 90% bei ca. 150 min.
7. Wählen Sie Daten exportieren in der Hauptfunktionsleiste und speichern Sie die Werte der Iso-Konvertierungskurven in einer Textdatei.
In der exportierten Datei sind für jeden definierten Umrechnungswert zwei Zeilen vorhanden:
- die erste Zeile enthält die Temperatur
- die zweite Zeile enthält die Zeit, die erforderlich ist, um die definierte Umwandlung unter isothermen Bedingungen bei gegebener Temperatur zu erreichen.
Vorhersage der Glasübergangstemperatur für isotherme Bedingungen
8. Aktivieren Sie die Glasübergangstemperatur.
Aktivieren Sie im Bereich TTT-Vorhersageeigenschaften die Option Glasübergangstemperatur Tg.
Zur besseren Darstellung zeigen Sie die Daten ab 0,1 an, indem Sie den linken Rand der horizontalen Symbolleiste verschieben.
9. Wie sind die Vorhersagen für die Glasübergangstemperatur zu interpretieren?
Die mit 120°C markierte Kurve zeigt die Veränderung der Glasübergangstemperatur während der isothermen Aushärtung bei 120°C. Diese Glasübergangstemperatur ändert sich während dieser isothermen Reaktion von 25°C (ungehärteter Zustand) auf 163°C (fast vollständig ausgehärteter Zustand).
Verglasungskurve
10. Geben Sie 4°C als Temperaturschritt ein und schalten Sie die Sichtbarkeit der Kurve T=Tgein. Drücken Sie Berechnen.
11. Wie ist die Verglasungskurve T=Tg (schwarze Kurve) zu interpretieren?
Während der isothermen Aushärtung, z.B. bei 120°C(rote horizontale Linie), ändert sich die Glasübergangstemperatur(hellblaue Kurve) von ihrer minimalen Temperatur (hier 25°C) schnell zu ihrer maximalen Temperatur (hier 165°C). Diese beiden Temperaturen kreuzen sich nach 20 Minuten und zeigen den Punkt an, an dem die Probentemperatur gleich der Glasübergangstemperatur ist.
Die Verglasungskurve(schwarz) zeigt solche Punkte mit T=Tg bei den verschiedenen isothermen Aushärtungsbedingungen.
Die Verglasungskurve unterteilt den Diagrammbereich in zwei Teile:
- Der linke Teil ist der elastische , gummiartige Zustand
- Der rechte Teil ist der glasartige Zustand.
Gelierkurve
12.wenn die Umwandlung für den Gelierpunkt bekannt ist, kann die Gelierkurve dargestellt werden. Zeigen wir die Gelierkurve für einen bekannten Umwandlungswert von 52%.
Geben Sie 1°C für den Temperaturschritt ein und schalten Sie die Glasübergangstemperatur Tgaus.
Drücken Sie Berechnen.
Für Isokonversionslinien klicken Sie auf Keine, dann auf Benutzerdefiniert und wählen Sie einen Wert 0,52.
Schlussfolgerung
Das Zeit-Temperatur-Übergangs-Diagramm zeigt den Grad der Aushärtung des chemischen Systems unter isothermen Bedingungen sowie die Veränderung der Glasübergangstemperatur. Es zeigt die Verglasungskurve, die den glasartigen Zustand vom gummiartigen Zustand trennt.