如何: 分析 OIT(氧化诱导时间)的等温数据并进行 OIT 预测
导言
对于每次等温测量,时间到事件值都很重要:这是材料发生定义变化的时间点。
典型的例子有
- OIT(氧化诱导时间)--存放在空气中的材料开始氧化的时间
- 样品在机械应力作用下破裂,如等温 DMA 试验
- 包装热降解的初始阶段,质量损失约为 5-10%。
从每次测量中提取一对数值进行分析:
- 温度
- 事件发生时间。
分析结果显示,事件发生时间与反温度的对数为直线。根据这条直线的斜率和交点,可以求出活化能和前指数。
此方法的优点
- 无需整体测量,只需测量反应时间。
此方法的缺点
- 只适用于一步反应,对于复杂反应,点不在直线上
- 仅适用于多个等温测量集合
- 只对一个点进行评估,其他信息全部丢失。
方法来源:ASTM 2070,方法 D。
为等温 OIT 分析创建Kinetics Neo 项目
创建 DSC 类型的新项目。对于其他事件,如 TGA 或 DMA,可创建另一种项目类型。
1.启动Kinetics Neo 软件。点击蓝色的"文件"标签打开应用程序菜单。
2.在蓝色应用程序菜单中选择"新建"并点击"DSC"。

3.重要- 返回以手动输入数据。点击左上角的"返回"按钮。

4.添加第一个数据点:等温温度和相应的 OIT 时间。
在左侧树中选择Project-->Analysis-->Model-Free-->Isothermal Arrhenius(等温阿伦尼乌斯模型),然后点击 Properties(属性)面板中的Add point(添加点 ):

5.类型温度230°C,时间16.4 分钟.

6.请使用添加点为温度添加三个额外的事件发生时间值:
- 220°C - 35 分钟
- 240°C - 8.2 分钟
- 250°C - 4.1 分钟
单击温度 列标题,按温度值的增加软化表格。
单击显示图表:

7.点击分析按钮,计算阿伦尼乌斯图和动力学参数:

这里的活化能是根据阿伦尼乌斯图的斜率 计算得出的,而预指数则是在一阶反应和 OIT 点转化率为 5%的假设条件下计算得出的。
8.现在,这些动力学参数属于 等温阿伦尼乌斯模型,可用于任何预测。
在 "项目 "面板的 "模拟 -预测 "部分选择 "等温 "。然后选择时间为 X 轴,转换 为 Y 轴。
检查方法/模型列表中是否选择了等温阿伦尼斯模型,然后点击计算:

如下图所示更改等温线预测参数:
- 最低温度: 220 °C
- 最高温度: 250 °C
- 温度步进: 10 °C
- 时间: 50 分钟。
点击计算。
向下拖动垂直图表滚动条的上边缘,将最大 Y 值设置为约0.05。

这里 转换 曲线类型,然后从 0 到 5% 放大。我们可以看到,通过等温阿伦尼乌斯法对 220°C、230°C、240°C 和 250°C 的等温预测显示,从4.8 到35 分钟的转换率 为5% 。
等温寿命预测:氧化诱导时间(OIT)预测
1.我们将使用Kinetics Neo 示例项目OIT_Data.kinx2。
点击主功能区上的文件 ,然后点击打开。在右侧面板上选择样本 。
转到DSC_OIT文件夹,打开文件OIT_Data.kinx2。

在左侧项目面板的 "模型自由 "部分选择 "等温阿伦尼乌斯 "以显示 OIT 实验数据。
这是在 230°C、230°C、240°C 和 250°C 温度下进行的四次实验,并测量了每个温度下的氧化诱导时间(OIT)。点击分析,查看这些数据的阿伦尼乌斯图。
该等温阿伦尼乌斯模型可用于计算 等温寿命预测 以预测 其他温度下的事件发生时间 (OIT)。
在左侧树中选择模拟 →预测 →等温寿命。然后在下拉菜单中选择等温阿伦尼乌斯模型,设置
- 最低温度为220°C、
- 最高温度为250°C、
按计算。

现在,我们看到了与步骤 1 相同的阿伦尼乌斯图。但这里的每个点都是 模拟.
如果我们想找到200°C 时的 OIT 时间,则应设置最低温度 = 200°C,并设置在较低温度下达到 OIT 的足够长的时间。
点击计算:

最后一点显示的是 200°C 等温测量的 OIT 时间。这意味着200°C 时的 OIT 将近 3 小时。
要查看预测时间值,请点击工具栏上的 " 导出数据"按钮。
