ハウツー:DEAデータのシングルステップ・キネティック・モデルの作成

エポキシ樹脂の硬化

はじめに

このHow To: ガイドでは、DEAデータに対するシングルステップの動力学モデルを作成する。

Kinetics Neo に含まれるサンプル・データ・プロジェクトのロードから始めて、主要な1つのステップからなる動力学モデルを作成します。

数分間に数回クリックするだけで、カイネティクス・モデルが完成します!

サンプルデータ

  • データの種類誘電分析 (DEA)
  • プロジェクトファイルDEA_Ep_Resin_Data.kinx2 .

サンプル・データ・プロジェクトをロードする

1.Kinetics Neo ソフトウェアを起動します。

メイントップリボンの「ファイル」タブをクリックし、アプリケーションメニューを開きます。


2.
左側のパネルでOpenをクリックし、Samplesを選択する。


3.Kinetics Neo プロジェクトファイルDEA_Ep_Resin_Data.kinx2 を開く。

ロードされた測定データのチェック

4.DEA測定データがロードされているか確認してください。

Kinetics Neo サンプルプロジェクトDEA_Ep_Resin_Data.kinx2には既にエポキシ樹脂硬化のサンプルDEAデータファイルがインポートされています:

  • Beru3K.TXT - 加熱速度3K/min
  • Beru2K.TXT - 加熱速度2K/min
  • Beru1K.TXT - 加熱速度1K/分

プロジェクトファイルが正常に読み込まれると、これらのファイル名が右側のソースデータセクションに表示されます。データ曲線はメインチャートに表示されます。

ベースライン補正

樹脂の温度初期硬化中の誘電率データは、架橋の進行と温度の上昇に依存するため、逆方向の影響が生じます。したがって、温度効果のベースラインを構築する必要があります。

Kinetics Neo 異なる硬化条件のベースラインモデルを作成します。ここに示したケースでは、一定の加熱速度で動的硬化を行いました。温度による樹脂の分子運動性は、硬化の前にも 後にも 影響されます。誘電データの分子運動に対する温度の影響は、アレニウスの基礎に基づく指数関数を用いて記述することができ、ボタンTangential(DEA dynamic)を用いて行います。これはカーソルのあるポイントに指数関数を作成します。

5.最初のデータファイルBeru3K.txtを選択し、温度範囲を53 ℃から180 ℃の間で選択し、Tangential (DEA Dynamic)ベースラインを選択します。

ここで計算された青い曲線は、未硬化状態のイオン粘度の温度依存性を示しています。オレンジ色の曲線は、完全硬化状態におけるイオン粘度の温度依存性を示しています。茶色の曲線は、未硬化状態と硬化状態で傾きが変化する共通ベースラインを示しています。この共通ベースラインは、硬化効果のみを得るために、全測定値から差し引かれます。

6.2つ目のデータファイルBeru2K.txtを選択し、温度範囲を56 °Cから185 °Cの間で選択し、ベースラインとしてタンジェンシャル(DEA Dynamic)を 選択します。


7.3番目のデータファイルBeru1K.txtを選択し、温度範囲を60℃から155℃の間で選択し、ベースラインはタンジェンシャル(DEA Dynamic)を 選択する。


8.左のプロジェクトパネルでソースデータをクリックします。これで、すべての測定曲線に硬化の効果だけが含まれるようになりました。

硬化効果のシングルステップ・キネティック・モデルの作成

9.新しいモデルを追加します:左側の分析パネルのモデルベース項目で新規追加をクリックする。

新しいモデルベースの運動モデルがデフォルトのパラメータで作成されます:

  • 一段階A → B
  • 反応タイプ:F1,1次反応.


10.A→Bの速度論的ステップの反応タイプの変更

硬化反応は通常自己触媒反応であることが知られている。この場合、未知の反応次数nと未知の自己触媒次数を持つ反応を選択することを推奨する。モデル最適化により、ソフトウエアが正しい反応次数を決定します。

ステップ A → B を選択し,反応タイプCn を選択する.

反応タイプをCnに変更した後の結果:

11.ワンステップモデルを最適化する。

プロパティ・パネルの下部にあるモデル操作ブロックで最適化を選択します。

モデルステップが最適化されます。これには数秒かかります。

ワンステップ運動モデルが完成した:

モデルフリー法をDEAデータに適用する

12.モデルフリー手法は、左パネルProjectのAnalysis/Model-Freeセクションにあります

モデル・フリー法を適用する:左のパネル「解析」の「モデル・フリー」の項目で、「数値最適化」をクリックします。そして、2番目のパネルのPropertiesでConversion Fitをクリックします。

硬化中のイオン粘度の増加には、モデルフリーの数値計算法を適用します。ここではベースラインは削除され、考慮されません。


13.水平ツールバーのYスケールをAbsolute Rawに切り替える。

これで、イオン粘度のオリジナルの測定データと、それに対するモデルフリーのフィットが表示されました。


さらなる予測と最適化のために、運動学的結果(モデルベースまたはモデルフリー)のいずれかを選択することができる。

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