Como criar um modelo cinético com controle de difusão
Cura de resina epóxi com controle de difusão
Introdução
Se a transição vítrea aparecer durante a reticulação de um termofixo, a reação será separada em dois domínios que são dominados por mecanismos diferentes: A parte que ocorre muito acima da transição vítrea depende da reação química e pode ser descrita pela relação de Arrhenius. Na parte abaixo da transição do vidro, os mecanismos controlados por difusão dominam o comportamento da reação. Portanto, a taxa de reação em torno da transição do vidro é influenciada por ambos os processos.
É por isso que o Modelo cinéticoModelo cinético é o termo geral que contém o esquema (estrutura) das etapas individuais de reação em uma reação química de várias etapas, tipos de reação e parâmetros cinéticos dessas etapas.modelo cinético precisa ser expandido pelos algoritmos especiais de controle de difusão para levar em conta a mudança do comportamento do material.
Neste "How To:", serão criados dois modelos cinéticos de etapa única para dados de DSC:
- modelo cinético preliminar sem controle de difusão
- modelo cinético final com controle de difusão parcial.
Nesse sistema, o mecanismo cinético muda quando a temperatura da amostra ultrapassa a temperatura de transição vítrea.
Começaremos carregando um projeto de dados de amostra incluído em Kinetics Neo, criaremos um modelo cinético preliminar e adicionaremos o mecanismo de controle de difusão para obter o modelo final.
Dados de amostra:
- Tipo de dados: Cura DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial com Controle de Difusão)
- Arquivo de projeto: DSC_Diff_Control_Epoxy_Data.kinx2
Carregar o projeto de dados de amostra
1.inicie o software Kinetics Neo.
Clique na guia azul"File"(Arquivo) para abrir o menu do aplicativo.
2. Abra o projeto Sample Data DSC Curing.
Clique em"Open" (Abrir) no menu do lado esquerdo e, em seguida, selecione"Samples" (Amostras). O diretório de amostras Kinetics Neo será aberto no Windows Explorer.
Selecione o diretório"DSC_Diff_Control_Epoxy".
3. Abra o arquivo de projeto Kinetics Neo "DSC_Diff_Control_Epoxy_Data.kinx2".
4. No painel em árvore, selecione Glass transition Data (Dados de transição vítrea) e verifique se os dados de transição vítrea estão presentes e se o ajuste foi criado.
Criar modelo preliminar do tipo Cn sem controle de difusão
5. No painel da árvore à esquerda, selecione Model based-Add new (Baseado em modelo - Adicionar novo ) e selecione o tipo de reação Cn.
6. Escreva Cn em Description e selecione Optimize na caixa Step (Etapa )
7. Mude para Conversion (Conversão ) para ver onde esse modelo ainda não está correto
8. Mude para Signal-Relative para ver onde esse modelo ainda não está correto
Criar modelo final do tipo Cn com controle de difusão
9. Crie a cópia do modelo anterior: Selecione o modelo no painel de árvore e clique no símbolo de adição +
10. Para o segundo modelo, altere a Description para Cn diff da mesma forma que acima
11. Mude para Conversion (Conversão ) e marque a caixa de seleção Diffusion control (Controle de difusão). Três parâmetros adicionais aparecem na lista de parâmetros para essa etapa da reação. Os valores padrão para esses parâmetros adicionais geralmente não estão muito distantes dos parâmetros ideais.
Esses parâmetros K, C1 e C2 são os parâmetros das equações WLF (Williams-Landel-Ferry), que são usadas para o cálculo do coeficiente de difusão próximo à temperatura de transição vítrea.
12. Alterne para Signal (Sinal ) e selecione Optimize (Otimizar ) na caixa Step (Etapa )
13. Mude para Conversion para ver se o ajuste é bom
14. Mude para Signal-Relative para ver se o ajuste é bom
Conclusão
A cura da resina epóxi, que contém o cruzamento da temperatura do vidro e da temperatura da amostra, pode ser descrita pelo modelo cinético com controle de difusão. A difusão próxima à temperatura de transição do vidro é descrita pela equação WLF (Williams-Landel-Ferry).