二成分反応のエンタルピーの濃度依存性を追加する方法

エポキシ/アミン比を変えた場合の硬化速度

DSC 2液硬化システム

本ガイドは、DSC 2液定着システムに関するユーザーガイドの第2部です:

パート1.成分濃度に依存する2成分反応の分析方法。

パート2.濃度比に対するエンタルピー依存性を追加する方法(成分濃度に依存する2成分反応) - 本ガイド。

はじめに

二成分反応A + B → Cの反応速度は温度だけでなく、反応化合物 A と B の濃度にも依存する。

この "How To "ガイドでは、温度と濃度の両方に依存する一般的な速度論モデルに、エンタルピーの濃度比依存性を追加します。

サンプル・データ・プロジェクトをロードする

スタート Kinetics Neo.左側のメニューから「Open」をクリックし、「Samples」を選択します。

ディレクトリDSC_Epoxy+Amine_ConcentrationsとデータのあるファイルDSC_Epoxy+Amine_Concentrations_Analysis.kinx2を選択します。

プロジェクトパネルで、分析(Analysis)を見つけ、モデルベース(Model Based)セクションで、全測定(All Measurements)モデルを選択します。

これは、温度とエポキシ/アミン比の両方に依存するエポキシ/アミン系の速度論モデルです。

このモデルは、与えられた濃度のピーク面積に関する変換の程度を計算し、常にピークの終わりで100%の変換を意味します。リボンツールバーの変換を選択すると、12本の曲線すべての変換が表示されます。

すべての測定に最大エンタルピーを設定する

ソースデータに各測定値を表示し、その中から最大のエンタルピーを持つものを見つけます。現在のプロジェクトでは、測定1_1_5K.txtです。

ここでは-546,669 J/gとなる。

最後の測定では、ピーク領域を編集する可能性をオンに切り替え、値-550を設定します:

ソースデータのすべての測定値に対して同じことを行います。

すべてのSource Dataを選択し、Conversionを見る。これで、すべての変換が最大値550J/gに関して計算されます。

エポキシの濃度を2回減少させると、アミンの濃度を2回減少させたときと同じエンタルピーが得られないことがわかります。

ModelAll Measurementsを選択し、PropertiesPanelでAreaまでスクロールダウンし、Show Rangeを チェックする。表中のすべての実験値が異なっている:

オートフィルに-550と 入力し、Setをクリックする。これで、表のすべての値が値-550J/gで塗りつぶされます。最小値と最大値はそれに応じて再計算され、すべての曲線についても同じになります:

エンタルピーにパラメータを使用

プロパティパネルでパラメータセクションを見つけ、範囲を表示するをチェックする。

パラメータkEnthalpy に値を設定する:

  • 1
  • 0
  • 20

...(図のように)設定し、再計算をクリックします:

kEnthalpy=0の場合は使用されません。

パラメータkEnthalpyの値を0.2に設定し、Recalculateを クリックします。これで、シミュレーション曲線の最終値は実験値にかなり近くなりました。

より速く計算するために、プロジェクトパネルのソースデータのセクションで、加熱速度2.5K/minと10K/minの6つのカーブだけを保持することができます:

プロジェクトパネルで、モデルAll Measuremets を選択します。

Propertiespanel でOptimize Fit ToConversion を選択し、Scroll down toModel OperationOptimize をクリックする。パラメータの数が多すぎるので、時間がかかる。

PropertiesパネルでOptimize Fit ToSignalを選択し、Model Operationまでスクロールダウンし、再度Optimizeをクリックする。

結果は、シミュレーションと6つの実験曲線がよく一致した。

または、すべてのソースデータに対して同じ操作を行い、12本のカーブすべての結果を得ることもできます:

縦軸は 0 から 1 の値で、最適濃度比での最大反応エンタルピーに対する現在のエンタルピーの係数を意味する。

質量比のパラメータ値kEnthalpyと mol 比のパラメータ値kEnthalpyは異なります。

与えられた濃度比に対する予測

リボンバーでx 軸にTimeを選択し、Project パネルでSimulation - Prediction - Multiple Step を選択し、予測用の温度プログラムを入力し、Concentrations1:1 を設定し、Calculate をクリックします。Properties パネルのTermperature チェックボックスをクリックすると、破線の温度曲線が表示されます:

濃度1:10の場合、最終的なエンタルピーは最大エンタルピーの約0.4である:

濃度10:1の場合、最終的なエンタルピーは最大エンタルピーの約0.12に過ぎない:

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