如何:利用扩散控制创建动力学模型

扩散控制环氧树脂固化

导言

如果玻璃化转变出现在热固性塑料的交联过程中,那么反应就会被分成两个由不同机理主导的区域:发生在玻璃蜕变上方的部分取决于化学反应,可以用阿伦尼乌斯关系来描述。在玻璃跃迁以下的部分,扩散控制机制主导着反应行为。因此,玻璃跃迁附近的反应速率受到这两个过程的影响。

这就是为什么必须通过特殊的扩散控制算法来扩展动力学模型,以便将材料行为的变化考虑在内。

在本 "使用方法 "中,将为 DSC 数据创建两个单步动力学模型:

  • 无扩散控制的初步动力学模型
  • 带有部分扩散控制的最终动力学模型。

在该系统中,当样品温度超过玻璃化转变温度时,动力学机制会发生变化。

我们将首先加载Kinetics Neo 中的一个样本数据项目,然后创建一个初步动力学模型,然后添加扩散控制机制,以创建最终模型。

样本数据:

  • 数据类型:DSC 固化(带扩散控制的差示扫描量热法)
  • 项目文件:DSC_Diff_Control_Epoxy_Data.kinx2

加载样本数据项目

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.打开样本数据 DSC 固化项目。

点击左侧菜单中的"Open(打开)",然后选择"Samples(样品)"。Kinetics Neo 样品目录将在 Windows 资源管理器中打开。

选择目录"DSC_Diff_Control_Epoxy"。

3.打开Kinetics Neo 项目文件"DSC_Diff_Control_Epoxy_Data.kinx2"。

4. 在树状面板中选择玻璃转化数据,检查是否存在玻璃转化数据并创建拟合。

创建不带扩散控制的 Cn 型初步模型

5.在左侧树状面板中选择 基于模型-添加新 反应,然后选择反应类型Cn

6. 在 "说明 "中写入Cn,在 "步骤 "框中选择 "优化"

7.切换到转换 模式,以便查看该模式在哪些方面仍然存在问题

8.切换到 "信号相关性 "模式,以查看该模式在哪些方面仍然存在问题

创建具有扩散控制功能的 Cn 型最终模型

9.创建前一个模型的副本:在树形面板中选择模型,然后点击加号 +

10.对于第二个模型,将 "描述"改为 "Cn diff",与上述相同

11.切换到转换 并选中扩散控制复选框。该反应步骤的参数列表中将出现三个附加参数。这些附加参数的默认值通常与最佳参数相差不大。

这些参数 K、C1 和 C2 是 WLF(Williams-Landel-Ferry)方程中的参数,用于计算玻璃化温度附近的扩散系数。

12. 切换到信号,在步骤框中选择优化

13.切换到转换模式 ,以了解匹配度如何

14.切换到 "信号相关性 ",以查看拟合效果如何

结论

环氧树脂的固化过程包含玻璃化温度和样品温度的交叉点,可以用带有扩散控制的动力学模型来描述。玻璃化温度附近的扩散由 WLF(Williams-Landel-Ferry)方程描述。

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