如何为双组分反应添加焓对浓度比的依赖性

不同环氧树脂/胺比例下的固化动力学

DSC 双组分固化系统

本指南是 DSC 双组分定影系统用户指南系列的第二部分:

第一部分。如何根据组分浓度分析双组分反应。

第 2 部分.如何添加焓对浓度比的依赖性(取决于组分浓度的双组分反应) - 本指南。

导言

双组分反应A + B → C的速率不仅取决于温度,还取决于反应化合物 A 和 B 的浓度。

在本 "如何操作 "指南中,焓对浓度比的依赖性将被添加到同时取决于温度和浓度的普通动力学模型中。

加载样本数据项目

开始 Kinetics Neo.点击左侧菜单中的打开,然后选择样本

选择目录DSC_Epoxy+Amine_Concentrations,并选择包含数据的文件DSC_Epoxy+Amine_Concentrations_Analysis.kinx2。

在 "项目面板 "中找到 "分析",在 "基于模型"部分选择 "所有测量"模型。

这是环氧树脂/胺体系的动力学模型,取决于温度和环氧树脂/胺的比例。

该模型根据给定浓度下的峰面积计算转化程度,峰末转化率始终为 100%。选择功能区工具栏上的转换,查看所有 12 条曲线的转换情况。

为所有测量设置最大焓值

源数据中显示每个测量值,并找出其中焓值最大的测量值。在当前项目中是测量值1_1_5K.txt

这里的面积为 -546,669焦耳/克。

最后一次测量时,打开峰值区域编辑功能并设置值 -550:

对源数据中的所有测量值进行同样的操作。

选择所有源数据并查看转换。现在,所有转换都是根据最大值 550J/g 计算的。

可以看出,环氧树脂浓度降低两次所产生的焓值与胺浓度降低两次所产生的焓值不同。

选择 "所有测量值模型",然后在 "属性面板 "中向下滚动到 "区域",选中 "显示范围"。 表中的所有实验值均不同:

自动填充键入-550 ,然后点击设置。现在表格中的所有值都将填充为 -550J/g。最小值和最大值会相应地重新计算,所有曲线也是如此:

焓值使用参数

在 "属性 "面板中找到 "参数 "部分并选中 "显示范围"。

为参数kEnthalpy 设置值:

  • 1
  • 0
  • 20

...(如图),然后点击重新计算:

如果kEnthalpy=0 则不使用。

参数kEnthalpy设置为0.2,然后点击重新计算。 现在模拟曲线的最终值更接近实验值了。

为了加快计算速度,您可以只保留项目面板源数据部分中加热速率为 2.5K/min 和 10K/min 的 6 条曲线:

"项目 "面板中选择 "所有测量数据"模型。

在 "属性"面板中选择 "优化拟合转换",然后向下滚动到 "模型操作"并单击 "优化"。由于参数数量过多,需要一段时间。

在 "属性"面板中选择 "优化信号拟合",然后向下滚动到 "模型操作",再次单击 "优化"

模拟结果与 6 条实验曲线非常吻合。

或者,您也可以对所有源数据执行相同操作: 并获得所有 12 条曲线的结果:

纵轴的值从 0 到 1,表示当前焓与最佳浓度比下最大反应焓的系数。

质量比的参数值kEnthalpy与摩尔比的参数值kEnthalpy不同。

给定浓度比的预测值

在功能区栏中选择x 轴时间,在项目面板中选择模拟 - 预测 - 多步,然后输入用于预测的温 度程序,设置浓度1:1,点击计算。 点击属性 面板上的温度复选框可显示虚线温度 曲线:

浓度1:10时,最终焓约为最大焓的 0.4:

浓度10:1时,最终焓仅为最大焓的 0.12 左右:

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