Härtungsreaktionen mit Diffusionskontrolle
Version 3.0 und höher: Projekttypen "DEA-Härtung", "Viskositätshärtung", "DSC-Härtung".
Frühere Versionen: nur Projekttyp "DSC-Härtung".
Wenn Diffusionshindernisse berücksichtigt werden müssen, kann die Rabinowitch-Gleichung (1) zur Berechnung der gesamten Geschwindigkeitskonstante verwendet werden k:
wobei kchem die chemische Reaktionsgeschwindigkeit ist:
und kdiff ist die Diffusionsrate.
Die Form der Temperaturfunktion von kdiff ist die modifizierte Gleichung vom Typ WLF.
Für Temperaturen oberhalb der Glastemperatur Tg (T >= Tg) verwendet Kinetics Neo die Gleichung (3a):
Unterhalb des Glasübergangs ist die Temperaturabhängigkeit nach Arrhenius (3b):
mit
Unter T = Tggehen die beiden Formeln (3a) und (3b) bis zur ersten Ableitung kontinuierlich von einem zum anderen Bereich über.
Wenn bei der Modelldefinition ein Reaktionsschritt mit Diffusionskontrolle definiert wird (per Checkbox), dann müssen für jeden Schritt mit Diffusionskontrolle zusätzliche Parameter optimiert werden:
Log(kdiff) bei T = Tg und
C1 und C2 als globale Parameter der untersuchten Mischung.
Referenzen
[1] H.J. Flammersheim, J. Opfermann, Formal kinetic evaluation of reactions with partial diffusion control, Thermochemica Acta 337 (1999), 141-148. doi: https://doi.org/10.1016/S0040-6031(99)00162-8
[2] G. Van Assche, S. Swier, B. Van Mele, Modeling and experimental verification of the kinetics of reaction polymer systems, Thermochemica Acta 388 (2002), 327-341. doi: https://doi.org/10.1016/S0040-6031(02)00038-2
[3] Claire Strasser, Elena Moukhina, Jürgen Hartmann, Time-Temperature-Transformation (TTT) Cure Diagram of an Epoxy-Amine System, Macromolecular, Volume 33, Issue 6, November 2024. doi: https://doi.org/10.1002/mats.202400039
Benutzerhandbücher und Anwendungen
DSC-Härtung mit Diffusionskontrolle "How To" Benutzerhandbücher
Anwendungshinweis 369: Zeit-Temperatur-Transformationsdiagramm (TTT) von Epoxidharzen (C. Strasser, Dr. E. Moukhina, Dr. M. Bouzbib)