Cómo añadir la dependencia de la entalpía en la relación de concentración para una reacción de dos componentes
Cinética de curado con diferentes relaciones epoxi/amina
Sistema de curado de dos componentes DSC
Esta guía es la segunda parte de la serie de guías de usuario sobre los sistemas de cusing de dos componentes DSC:
Parte 2. Cómo añadir la dependencia de la entalpía en la relación de concentración (reacción de dos componentes en función de las concentraciones de los componentes) - esta guía.
Introducción
La velocidad de una reacción de dos componentes A + B → C depende no sólo de la temperatura, sino también de las concentraciones de los compuestos A y B que reaccionan. El cambio de la relación de concentración inicial conduce al cambio de la velocidad de reacción y de la entalpía de reacción.
En esta guía práctica, la dependencia de la entalpía de la relación de concentración se añadirá al Modelo cinéticoEl modelo cinético es el término general que contiene el esquema (estructura) de los pasos individuales de reacción en la reacción química multipaso, los tipos de reacción y los parámetros cinéticos de estos pasos.modelo cinético común que depende tanto de la temperatura como de las concentraciones.
Cargar el proyecto de datos de muestra
Inicio Kinetics Neo. Haga clic en Abrir en el menú de la izquierda y seleccione Muestras.
Seleccione el directorio DSC_Epoxy+Amine_Concentrations y el archivo con los datos DSC_Epoxy+Amine_Concentrations_Analysis.kinx2
En el Panel de Proyecto busque Análisis, sección Basado en Modelo, seleccione el modelo Todas las Mediciones.
Se trata de un modelo cinético para el sistema epoxi/amina que depende tanto de la temperatura como de la relación epoxi/amina.
El modelo calcula el Grado de conversiónEl grado de conversión α en cinética química es el parámetro adimensional dependiente del tiempo de un proceso cinético como la reacción química o la cristalización, que muestra qué parte del mismo ya ha finalizado.grado de conversión con respecto al área del pico para concentraciones dadas y siempre significa 100% de conversión al final del pico. Seleccione Conversión en la barra de herramientas de la cinta para ver la conversión de las 12 curvas.
Fijar la entalpía máxima para todas las mediciones
Muestre cada medida en Datos de Origen y encuentre las que tienen la entalpía máxima. En el proyecto actual es la medida 1_1_5K.txt
Aquí el área -546,669 J/g.
Para la última medición, active la posibilidad de editar el área Peak y establezca el valor -550:
Haga lo mismo con todas las mediciones de los Datos de Origen.
Seleccione todos los Datos de Origen y vea la Conversión. Ahora todas las conversiones se calculan con respecto al valor máximo 550J/g.
Se observa que la disminución de la concentración dos veces para el Epoxy no proporciona la misma entalpía que la disminución de la concentración para la Amina dos veces también.
Seleccione el modelo Todas las mediciones, luego en el Panel de propiedades desplácese hasta Área, marque Mostrar rango. Todos los valores experimentales de la tabla son diferentes:
Escriba -550 para Autorrelleno y haga clic en Establecer. Ahora todos los valores de la tabla se rellenan con el valor -550J/g. Mínimo y Máximo son recalculados correspondientemente y también igual para todas las curvas:
Parámetro de uso para la entalpía
En el Panel de Propiedades busque la sección Parámetros y marque Mostrar Rango.
Para el parámetro kEnthalpy establezca los valores:
- 1
- 0
- 20
... (como en la Figura) y haga clic en Recalcular:
Si kEnthalpy=0 entonces no se utiliza.
Para el parámetro kEntalpía establezca el valor 0.2 y haga clic en Recalcular. Ahora los valores finales de las curvas simuladas están mucho más cerca de los valores experimentales.
Para un cálculo más rápido puede mantener sólo las 6 curvas con velocidades de calentamiento de 2,5 y 10K/min en el panel Proyecto, sección Datos de Origen:
En el panel Proyecto, seleccione el modelo Todas las medidas.
En el panel Propiedades, seleccione Optimizar ajuste a conversión, desplácese hasta Operación del modelo y haga clic en Optimizar. Tarda un poco porque el número de parámetros es demasiado alto.
En el panel Propiedades, seleccione Optimizar ajuste a la señal y, a continuación, desplácese hasta Funcionamiento del modelo y vuelva a hacer clic en Optimizar.
El resultado presenta una buena concordancia entre las curvas simuladas y las 6 curvas experimentales.
Alternativamente, puede hacer lo mismo para todos los Datos de Origen: y obtener el resultado de las 12 curvas:
El eje vertical tiene el valor de 0 a 1 y significa el factor de la entalpía actual con respecto a la entalpía de reacción máxima en la relación de concentración óptima.
El valor del parámetro kEntalpía para la relación de masa es diferente de kEntalpía para la relación de mol.
Predicción para una relación de concentración dada
En el panel Proyecto seleccione Simulación - Predicción - Paso Múltiple, luego introduzca el programa de temperatura para la predicción y establezca las Concentraciones1:1 y haga clic en Calcular. La curva de temperatura discontinua puede mostrarse haciendo clic en la casilla Termperatura del panel Propiedades :
Para concentraciones1:10, la entalpía final es aproximadamente 0,4 de la entalpía máxima:
Para concentraciones10:1, la entalpía final es sólo aproximadamente el 0,12 de la entalpía máxima:
