Vue d'ensemble
Ce webinaire présente Kinetics Lite, un nouveau logiciel d'analyse cinétique de NETZSCH, facile à utiliser pour les débutants et étroitement intégré au logiciel d'analyse thermique Proteus. La session démontre comment Kinetics Lite réduit considérablement le nombre d'étapes nécessaires pour effectuer des évaluations cinétiques - de nombreuses étapes manuelles d'exportation/importation à seulement 6 clics.
1. Contexte : Qu'est-ce que l'analyse cinétique ?
- Conversion (α): Valeur sans dimension comprise entre 0 et 1 décrivant la progression de la réaction. Pour l'ATG : rapport entre la perte de masse actuelle et la perte de masse totale ; pour la DSC : rapport entre la surface partielle et la surface totale du pic.
- Vitesse de réaction: Dépend de α, de la température (via l'équation d'Arrhenius) et d'un facteur pré-exponentiel.
- Énergie d'activation (Ea): Barrière énergétique entre les réactifs et l'état de transition.
Tâches de niveau débutant
- Recherche de l'énergie d'activation et de l'ordre de réaction (ordre n, autocatalytique, nucléation)
- Prédictions simples : isotherme, dynamique, demi-temps, durée de vie (par exemple, conversion à 5 %)
Tâches de niveau expert
- Cinétique à plusieurs étapes (réactions indépendantes, consécutives, concurrentes, réversibles)
- Durcissement avec vitrification et évolution de la transition vitreuse
- Cinétique non-Arrhenius
- Influence de la pression, de l'intensité UV, des ratios de composants
- Diagrammes de transformation temps-température (TTT), optimisation des profils de température industriels
2. Deux logiciels
Une comparaison détaillée est disponible ici
| Fonctionnalité | Kinetics Lite | Kinetics Neo |
| Utilisateurs cibles | Débutants uniquement | Débutants + experts |
| Analyse cinétique | Basique (sans modèle, en une seule étape) | Avancée (sans modèle, en une seule étape, en plusieurs étapes, modèles complexes) |
| Sources de données | Instruments NETZSCH uniquement | NETZSCH + non-NETZSCH (importation ASCII) |
| Licence | Par département (plusieurs PC sous une licence Proteus) | Par siège (un par ordinateur) |
| Assistance | Extra / consultation non incluse | 12 mois inclus (avec consultation) |
| Types d'instruments | TGA, DSC | TGA, DSC, Dilatomètre, DEA, Viscosité, ARC, données arbitraires |
| Paramètres supplémentaires | - | Pression, intensité UV |
| Méthodes sans modèle | Point unique (ASTM E698, E2890, E1641) + Point multiple (Friedman, Ozawa, Vyazovkin) | All Lite + limite de phase, diffusion, Sestak-Berggren, réactions réversibles, Cristallisation selon NakamuraLa cristallisation selon Nakamura est le modèle de croissance cristalline pour la cinétique de cristallisation non isotherme pendant le refroidissement.Nakamura et Sbirrazzuoli pour la cristallisation par refroidissement |
| Types de réactions | ordre n (1er, 2e, n-ième), autocatalyse (Kamal-Sourour), nucléation (Avrami) | All Lite + frontière de phase, diffusion, Beren, réactions réversibles |
| Prédictions | Isotherme, dynamique, durée de vie | All Lite + adiabatique, climatique, diagramme TTT, profil externe, optimisation industrielle |
| Ajustement simulé / affichage R² | + | + |
3. Démonstrations Key Kinetics Lite
3.1 Transfert automatique de données depuis Proteus
- Ancien flux de travail: Exporter chaque courbe manuellement dans un fichier → configurer les colonnes → importer dans Kinetics → répéter pour chaque courbe → analyser.
- Nouveau flux de travail: Sélectionner toutes les courbes dans Proteus → cliquer sur "Evaluate mass change" → ouvrir Kinetics Lite → obtenir les résultats. ~6 clics au total.
3.2 Réaction de troisième ordre (données TGA, 3 vitesses de chauffage : 5, 10, 20 K/min)
- Le logiciel détecte automatiquement le type de réaction à partir de la forme de la courbe.
- Résultat : Ea = 75 kJ/mol, facteur pré-exponentiel, ordre de réaction = 0,38.
3.3 Réaction autocatalytique (DSC, durcissement de l'époxy)
- Type de réaction Cn (autocatalytique) sélectionné automatiquement.
- Résultat : Ea, facteur pré-exponentiel, ordres de réaction et autocatalyse, R² = 0,9993 après un clic d'optimisation optionnelle.
- Réalisé en moins de 10 clics.
3.4 Cinétique sans modèle - Méthodes à point unique
- Méthodes : ASTM E698 (Ozawa), E2890, E1641 - utiliser un seul point par courbe (maximum).
- ASTM E698 → Ea = 53 kJ/mol, mais R² = 0,89 - ajustement médiocre.
- Comparé au résultat basé sur le modèle : R² = 0.999. Conclusion : les méthodes à point unique sont rapides mais souvent inexactes ; vérifiez toujours l'ajustement.
3.5 Cinétique sans modèle - Méthodes multi-points (durcissement de l'époxy en deux étapes)
- Méthodes : Friedman, Vyazovkin, Ozawa-Flynn-Wall.
- Le logiciel calcule Ea en fonction de la conversion (α).
- Meilleur résultat : Friedman, R² = 0,99975.
- Les résultats peuvent être utilisés directement pour les prédictions.
3.6 Pyrolyse (AGT des noyaux d'olive - eau, hémicellulose, cellulose, lignine)
- Processus complexe à plusieurs pics.
- Analyse sans modèle (Friedman/Vyazovkin) appliquée en un clic.
- Meilleur résultat : Vyazovkin, R² ≈ 0.9999.
3.7 Prédictions concernant la dégradation des polymères
- Prédictions dynamiques: Conversion en fonction de la température pour des taux de chauffage de 0,5 à 200 K/min.
- Prédictions isothermes: Conversion à des températures fixes (300-400 °C, pas de 10 °C) pendant 10 heures.
- Durée de vie (5% de conversion): Recherche entre 100-400 °C pour une durée = 10 jours → 196 °C est la température à laquelle 5 % de conversion se produisent après 10 jours.
3.8 Cristallisation isotherme (PA 12)
- La cristallisation s'accélère à basse température (effet de surfusion), à l'inverse des réactions chimiques.
- Le modèle de nucléation d'Avrami est sélectionné automatiquement.
- Prédiction de la durée de vie : 171 °C est la température à laquelle 50 % de la cristallisation est atteinte en 60 minutes.
4. Quand Kinetics Lite ne peut pas être utilisé
La cinétique sans modèle dans Kinetics Lite échoue lorsque :
- La perte de masse totale ou la surface de pic varie en fonction des vitesses de chauffage (réactions concurrentes).
- Le changement de mécanisme se produit à une valeur de conversion différente pour chaque vitesse.
- Pics dans des directions opposées (exothermique + endothermique).
- Cristallisation par refroidissement avec des surfaces de pic variables (cristallisation incomplète lors d'un refroidissement rapide).
- La réaction n'est pas mesurée jusqu'à son terme (valeur inconnue pour une conversion à 100 %).
Dans tous ces cas, Kinetics Neo est nécessaire.
5. Capacités Uniquement en Kinetics Neo
- Cinétique à plusieurs étapes avec des concentrations intermédiaires
- Étapes exothermiques/endothermiques mixtes (pertinentes pour la décomposition des matériaux de batterie)
- Cinétique non-Arrhenius (durcissement avec vitrification)
- Diagrammes de transformation temps-température (TTT)
- Évolution de la transition vitreuse pendant le durcissement
- Cinétique de la viscosité de cisaillement (données rhéologiques)
- Viscosité ionique (données DEA)
- Intensité UV en tant que paramètre externe (photopolymérisation)
- Pression partielle du gaz actif (par exemple, H₂, O₂, CO₂)
- Dépendance du rapport de masse des composants (par exemple, rapports époxy/amine)
6. Informations sur les autorisations et les licences
- Kinetics Lite et la version actualisée de Kinetics Neo (v3.8) avec l'intégration de Proteus sera disponible en juillet 2026.
- Compatible avec Proteus Analysis v 9.10 publié en même temps
- Kinetics Neo licence: Perpétuelle (à vie), inclut 12 mois d'assistance et de conseil. Les renouvellements sont optionnels.
- Prix par l'intermédiaire d'un représentant régional NETZSCH : https://kinetics.netzsch.com → "Request a Quote".
- Kinetics Lite: N'est pas vendu séparément ; il n'est proposé qu'en tant qu'option payante avec le logiciel Proteus.
7. Points forts des questions-réponses
Q : Peut-on faire des prévisions de vieillissement isotherme pour les polymères à partir des données TGA ?
R : Oui, mais seulement si les mesures ont été prises en dessous du point de fusion (état solide). Les prévisions isothermes exigent que les données expérimentales comprennent des segments isothermes.
Q : Peut-on utiliser des données provenant d'instruments autres que NETZSCH ?
R : Pas dans Kinetics Lite (données NETZSCH uniquement). Dans Kinetics Neo, oui - exportez les données sous forme de fichier ASCII à 3 colonnes (temps, température, signal) et importez-les.
Q : Comment le facteur pré-exponentiel A est-il déterminé ?
R : Par optimisation, le logiciel trouve tous les paramètres cinétiques (Ea, A, ordre de réaction) simultanément pour minimiser l'écart par rapport aux données expérimentales sur toutes les courbes.
Q : Kinetics Neo est-il une licence annuelle ou à vie ?
R : Licence à vie (perpétuelle). 12 mois d'assistance (y compris les conseils et les mises à jour) sont inclus ; les extensions sont facultatives.
Liens utiles
Kinetics Neo site web : https://kinetics.netzsch.com
Site web de Kinetics Lite : https://kineticslite.netzsch.com (tableau de comparaison des caractéristiques disponible)
Kinetics Neo contact : Contactez-nous