Comment ajouter la dépendance de l'enthalpie au rapport de concentration pour une réaction à deux composants ?
Cinétique de polymérisation avec différents rapports époxy/amine
Système de polymérisation à deux composants DSC
Ce guide est la deuxième partie de la série de guides de l'utilisateur sur les systèmes de fusion à deux composants DSC :
Partie 2. Comment ajouter la dépendance de l'enthalpie sur le rapport de concentration (réaction à deux composants en fonction des concentrations des composants) - ce guide.
Introduction
La vitesse de la réaction à deux composants A + B → C dépend non seulement de la température, mais aussi des concentrations des composés réactifs A et B. La modification du rapport des concentrations initiales entraîne une modification de la vitesse et de l'enthalpie de la réaction.
Dans ce guide pratique, la dépendance de l'enthalpie par rapport au rapport de concentration sera ajoutée au Modèle cinétiqueLe modèle cinétique est un terme général contenant le schéma (structure) des différentes étapes de réaction dans une réaction chimique à plusieurs étapes, les types de réaction et les paramètres cinétiques de ces étapes.modèle cinétique commun dépendant à la fois de la température et des concentrations.
Charger le projet de données d'exemple
Démarrage Kinetics Neo. Cliquez sur Ouvrir dans le menu de gauche, puis sélectionnez Échantillons.
Sélectionnez le répertoire DSC_Epoxy+Amine_Concentrations et le fichier avec les données DSC_Epoxy+Amine_Concentrations_Analysis.kinx2
Dans le panneau de projet, trouver Analysis, section Model Based, sélectionner le modèle All Measurements.
Il s'agit d'un modèle cinétique pour le système époxy/amine qui dépend à la fois de la température et du rapport époxy/amine.
Le modèle calcule le Degré de conversionLe degré de conversion α en cinétique chimique est le paramètre sans dimension dépendant du temps d'un processus cinétique tel qu'une réaction chimique ou une cristallisation, indiquant quelle partie du processus est déjà terminée.degré de conversion en fonction de la surface du pic pour des concentrations données et signifie toujours une conversion de 100 % à la fin du pic. Sélectionnez Conversion dans le ruban de la barre d'outils pour voir la conversion pour les 12 courbes.
Définir l'enthalpie maximale pour toutes les mesures
Affichez chaque mesure dans Source Data et trouvez celle qui a l'enthalpie maximale. Dans le projet actuel, il s'agit de la mesure 1_1_5K.txt
Ici, la zone -546,669 J/g.
Pour la dernière mesure, activer la possibilité d'éditer la zone de crête et régler la valeur -550 :
Faites de même pour toutes les mesures dans les données sources.
Sélectionnez toutes les données sources et voyez la conversion. Maintenant, toutes les conversions sont calculées par rapport à la valeur maximale de 550J/g.
On constate que la diminution de la concentration deux fois pour l'époxy ne fournit pas la même enthalpie que la diminution de la concentration pour l'amine deux fois également.
Sélectionnez le modèle Toutes les mesures, puis, dans le panneau des propriétés, descendez jusqu'à Zone et cochez Afficher la plage. Toutes les valeurs expérimentales du tableau sont différentes :
Tapez -550 pour AutoFill et cliquez sur Set. Toutes les valeurs du tableau sont maintenant remplies avec la valeur -550J/g. Les valeurs minimales et maximales sont recalculées en conséquence et sont les mêmes pour toutes les courbes :
Utiliser le paramètre pour l'enthalpie
Dans le panneau des propriétés, recherchez la section Paramètres et cochez la case Afficher la plage.
Pour le paramètre kEnthalpy , définissez les valeurs :
- 1
- 0
- 20
... (comme dans la figure) et cliquer sur Recalculer:
Si kEnthalpy=0, il n'est pas utilisé.
Pour le paramètre kEnthalpy, fixer la valeur à 0,2 et cliquer sur Recalculer . Les valeurs finales des courbes simulées sont maintenant beaucoup plus proches des valeurs expérimentales.
Pour un calcul plus rapide, vous pouvez conserver uniquement les 6 courbes avec des taux de chauffage de 2,5 et 10K/min dans le panneau Project, section Source Data :
Dans le panneau Projet, sélectionnez le modèle Toutes les mesures.
Dans le panneau Propriétés, sélectionnez Optimiser l'ajustement à la conversion, puis descendez jusqu'à Fonctionnement du modèle et cliquez sur Optimiser. Cela prend un certain temps car le nombre de paramètres est trop élevé.
Dans le panneau Propriétés, sélectionnez Optimiser l'ajustement au signal, puis faites défiler jusqu'à Fonctionnement du modèle et cliquez à nouveau sur Optimiser.
Les résultats présentent un bon accord entre les courbes simulées et les courbes expérimentales.
Vous pouvez également procéder de la même manière pour toutes les données sources: et obtenir les résultats pour les 12 courbes :
L'axe vertical a une valeur de 0 à 1 et représente le facteur de l'enthalpie actuelle par rapport à l'enthalpie de réaction maximale au rapport de concentration optimal.
La valeur du paramètre kEnthalpy pour le rapport de masse est différente de kEnthalpy pour le rapport de mol.
Prédiction pour un rapport de concentration donné
Dans la barre de ruban, sélectionnez le temps pour l'axe x, dans le panneau Projet, sélectionnez Simulation - Prédiction - Étape multiple, puis entrez le programme de température pour la prédiction et définissez les concentrations1:1, puis cliquez sur Calculer . La courbe de température en pointillé peut être affichée en cliquant sur la case à cocher Termperature dans le panneau Propriétés :
Pour les concentrations1:10, l'enthalpie finale est d'environ 0,4 de l'enthalpie maximale :
Pour des concentrations de10:1, l'enthalpie finale ne représente que 0,12 de l'enthalpie maximale :
