不同比例Al-RDX混合炸药的热分解活化能研究

通过差示扫描量热法(DSC)测定了不同比例Al-RDX混合炸药的热分解过程,分别获得不同升温速率下的热分解峰温。根据Kissinger方程计算了不同比例Al-RDX混合炸药热分解的表观活化能和指前因子,研究了不同比例Al-RDX对其混合炸药热分解表观活化能Ea的影响。结果表明:随着Al-RDX比例的逐渐变化,热分解活化能Ea先下降后升高。从理论上导出了符合试验结果描述的热分解活化能Ea与Al-RDX比例的关系式。同时,发现不同比例Al-RDX混合炸药的热分解活化能Ea与指前因子的对数ln A之间存在着动力学补偿效应。     

Fe83Zr7B9Mn1非晶合金中α-Fe纳米晶化的HRTEM和结晶动力学研究

通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和差示扫描量热法(DSC)研究了Fe83Zr7B9Mn1非晶合金中α-Fe纳米晶的结晶过程和非等温结晶动力学。通过HRTEM观察和X射线衍射分析,确定结晶析出相是α-Fe,在经过903K热处理之后,合金内部晶粒尺寸长大至20nm以上。对重叠放热峰进行了分峰拟合。利用Flynn-Wall-Ozawa方法确定了结晶过程的表观激活能Ea=260.3kJ/mol。进一步研究发现Fe83Zr7B9Mn1非晶合金中α-Fe纳米晶非等温结晶过程不适合用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)模型描述,而可以利用esták-Berggren自催化模型进行描述。通过计算,α-Fe纳米晶结晶过程的指前因子以及转化函数分别为:lnA=30.6以及f(α)=α0.37(1-α)1.08。     

超支化聚酯的非等温热分解动力学

利用热重(TG)分析技术研究了端羟基超支化聚酯(HBP)以及十八酸改性的超支化聚酯(MHBP)的热失重行为,运用Flynn-Wal-l Ozawa法和Coats-Redfern法对非等温热分解动力学数据进行了分析。结果表明,HBP的分解过程分为三个阶段,三个阶段的表观活化能分别为120.238 kJ/mol、149.775 kJ/mol、173.540 kJ/mol,指前因子分别为1.386×109min-1、1.341×109min-1、4.569×1012min-1;MHBP的分解过程仅有一个阶段,表观活化能和指前因子分别为204.275kJ/mol和2.417×1014min-1。超支化聚酯的热稳定性与其端基有关,十八酸改性的超支化聚酯由于长链烷烃具有结晶性,因而热稳定性优于端羟基超支化聚酯。     

用于CIRTM工艺的环氧树脂酚醛树脂的固化工艺研究

采用动态差示扫描量热(DSC)法,研究了用于CIRTM工艺的E-44/GA327(DDM改性芳胺)环氧体系和苯并噁嗪酚醛树脂的固化过程,以及升温速率对固化体系DSC曲线的影响,并采用最佳固化温度外推法确定了两种树脂的最佳共固化制度。结果表明,苯并噁嗪固化反应表观活化能Ea为70.35kJ/mol,表观指前因子A为1.27×107s-1,反应级数n为0.897;E-44/GA327体系固化反应表观活化能Ea为44.04kJ/mol,表观指前因子A为1.78×104s-1,反应级数n为0.884。两种树脂的最佳共固化制度为140℃/240min+180℃/240min,按所确定的共注射树脂的固化工艺制备了浇铸体,苯并噁嗪和E-44/GA327的固化度分别达到了96.7%和98.3%,固化物力学性能良好,验证了固化工艺的合理性。     

硫镓银晶体热分析动力学

本文对AgGaS_2晶体的结晶过程进行了热分析动力学研究,获得了"动力学三因子"。利用动态多重扫描速率法获得的三个不同升温速率下的晶体结晶动力学参数,采用微分法Kissinger模型计算出AgGaS_2晶体结晶活化能为515.78KJ/mol,指前因子lnA为51.06,积分法FWO计算出结晶活化能为509.80kJ/mol,并运用普适积分法逻辑推导出AgGaS_2晶体结晶的最概然反应机制方程为Aurami方程Ⅱ。这对于了解AgGaS_2晶体的结晶动力学特性,生长大尺寸、高质量的AgGaS_2晶体具有非常重要的意义。     

Ge-Sb-Te-O相变薄膜的结晶动力学研究

用磁控溅射法制备了Ge-Sb-Te和Ge-Sb-Te-O相变材料薄膜,由热处理前后薄膜的X射线衍射(XRD)发现,热处理使薄膜发生了从非晶态到晶态的相变.通过非晶态薄膜粉末的示差扫描量热(DSC)实验测出不同加热速率条件下的结晶峰温度,并计算了材料的摩尔结晶活化能、原子激活能和频率因子.根据结晶动力学结晶活化能E判据得出结论为:与Ge-Sb-Te相比,掺杂氧后的Ge-Sb-Te更容易析晶,具有更快的结晶速率.     

几种光敏推进剂的热分解动力学及气相产物研究

通过热重差热分析法（TG-DTA）测定了不同配方的光敏推进剂的热分解过程,分别获得了不同升温速率下的峰温。根据Kissinger方程,计算了光敏推进剂的表观活化能和指前因子,并分析了不同配方的区别。通过质谱联用分析技术测定了热分解过程的气相产物种类,并使用NASA-CEA计算了不同配方绝热燃烧后的气相产物的质量分数。结果表明,纳米碳粉和酚醛树脂的添加稀释了样品的纯度,使不同配方的表观活化能和指前因子存在差异,热分解升温速率会影响反应平衡程度,升温速率提高,对反应热的释放或吸收起到阻碍作用,光敏推进剂热分解后的70%(质量分数)气相产物为氮气。光敏推进剂的激光点火试验表明:硝酸铵（AN）作为氧化剂的效果最好。     

杂萘联苯聚醚砜酮/环氧树脂共混体系固化反应动力学

采用热熔法制备了杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)/环氧树脂(E-51)共混物,利用差示扫描量热仪(DSC)对共混物的固化反应动力学进行了研究。借助Ozawa和Kissinger等方法确定了PPESK增韧E-51体系的固化动力学参数,包括反应的表观活化能E,指前因子A和反应级数n;结果表明,采用新型高性能热塑性树脂PPESK增韧环氧树脂不仅在工艺上具有可行性,而且PPESK的加入降低了固化反应的表观活化能,促进了固化反应的进行。     

非等温DSC研究超支化聚醚/PEG/IPDI体系的固化反应动力学

采用非等温差示扫描量热法(DSC)研究了超支化聚醚对聚乙二醇/异佛尔酮二异氰酸酯体系(PEG/IPDI)固化反应动力学的影响。结果表明,PEG/IPDI体系的固化反应表观活化能约为53.278 kJ/mol,反应级数为0.914,指前因子为1.500×105min-1;加入6%的超支化聚醚后,体系的固化峰温升高,表观活化能、反应级数和指前因子分别提高至87.577 kJ/mol、0.960、1.201×1010min-1,机理函数仍遵循Avrami-Erofeev方程G(α)=[-ln(1-α)]n,只是方程中的指数n有所变化。超支化聚醚对PEG/IPDI体系的固化反应有一定的延缓作用,但不改变固化机理。浅析了超支化聚醚影响PEG/IPDI体系固化的原因。     

非等温差示扫描量热法研究杂萘联苯聚芳醚酮改性环氧树脂体系的固化动力学

采用非等温差示扫描量热仪(DSC)对环氧树脂(E-51)/杂萘联苯聚芳醚酮(PPEK)共混物的固化过程进行研究。利用T-β外推法确定了固化工艺温度,并利用Kissinger和Crane法计算得到共混体系固化反应的表观活化能Ea、指前因子A、固化反应级数n等动力学参数。结果表明,PPEK的加入对环氧树脂的固化反应温度影响不大,但反应活化能有所升高,表明PPEK的加入阻碍了固化反应的进行。通过固化度与固化时间的关系曲线证明,PPEK的加入不改变环氧树脂的固化反应机理。     

含磷腈环氧树脂阻燃和热解动力学

采用热重(TG)和微商热重(DTG)实验分析技术,分别对自制的六-对氨基苯氧基环三磷腈(PNH)和4,4’-二氨基二苯甲烷(DMA)为E51型环氧树脂的固化剂,研究了在氮气和空气氛围中2种环氧树脂的阻燃特性和热解动力学;运用Achar法和Coats-Redfern法建立了二者的热裂解动力学模型,得到了2种体系的动力学表观活化能和指前因子。研究表明,与不含磷环氧树脂相比,磷腈固化的环氧树脂更易发生热裂解,而在高温阶段却明显具有阻燃特性;磷腈固化的环氧树脂裂解后期残炭量较高,其活化能与其阻燃机理有关:即表观活化能越大阻燃性越强。     

甲基芳炔单体的合成及其非等温固化动力学分析

以甲基三氯硅烷、苯乙炔为原料,通过格利雅反应成功制备甲基三苯乙炔基硅烷单体(MTPES)。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁氢谱(~1 H-NMR)表征其分子结构,并采用非等温差示扫描量热法(DSC)结合四种常见的固化动力学分析(Kissinger、Ozawa、Flynn-Wall-Ozawa、Friedman)获得了MTPES的动力学参数和固化机理。实验结果表明,MTPES单体的熔点为130℃,固化过程符合自催化反应模型,固化表观活化能为112.58kJ/mol,指前因子lnA为21.22s~(-1),反应级数n、m分别为1.20、0.56。     

聚偏氟乙烯熔体结晶行为和高温极性相的产生

利用能够准确控温的热台进行聚偏氟乙烯(PVDF)熔体中等温结晶的研究,并用带有相机的偏光显微镜记录了不同温度下等温结晶的球晶生长过程,在150℃和155℃条件下等温结晶获得尺寸较小的α相球晶,在160℃和165℃条件下结晶初期获得α相球晶,在结晶后期(约60min)后在α相球晶的边缘出现尺寸很小的γ相球晶。根据偏光显微镜的观察结果获得α相和γ相的结晶速率,并计算出α相和γ相的结晶活化能,α相的结晶活化能为-54kJ/mol,γ相的结晶活化能为-140kJ/mol,说明α相为熔体等温结晶的热力学稳定相,γ相为热力学不稳定相。     

聚乙二醇的等温结晶动力学

用差示扫描量热仪(DSC)研究了聚乙二醇(PEG)的等温结晶动力学。结果表明,在较高温度下处理PEG后,等温结晶过程中,Avrami指数n≈4,表明PEG以均相成核的三维球晶方式生长,同时计算得到结晶活化能为72.013 kJ/mol;而在较低温度处理PEG后,等温结晶过程中,Avrami指数n≈3,表明PEG以异相成核的三维球晶方式生长,结晶活化能为234.791 kJ/mol,比较高温处理后的结晶活化能高,说明PEG的结晶能力随热处理温度的降低而降低。     

GAP热分解机理函数研究

利用TG-DTG热分析手段研究了GAP在空气和氮气中的热分解反应过程,并采用Coats-Redfern法和Achar法求算了GAP热分解反应中的机理函数,确定热分解反应中可能遵循的动力学机理,并得到各步反应中的平均表观活化能E以及指前因子A等动力学参数。     

改性氰酸酯树脂体系的固化动力学

采用非等温差示扫描量热法(DSC)对N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺(HPM)改性氰酸酯树脂体系的固化动力学进行了研究。分别利用无模板法中的Ozawa-Flynn-Wall法和Friedman法求得了表观活化能。根据Malek法,两参数Sestak-Berggren模型能够较好地描述固化反应机理函数,并求得了表观指前因子。其固化动力学模型为dα/dt=3.196×108exp(-85797.5/RT)α0.033(1-α)1.0747。结果表明,模型曲线和实验曲线基本吻合,但随着升温速率的提高,模型曲线开始偏离实验曲线。这是由于固化反应中官能团反应活性控制和扩散控制的相互竞争结果。     

酯交换法合成聚氨酯的预聚反应动力学

熔融酯交换法是合成聚氨酯材料的一种全新工艺方法。文中基于熔融酯交换法,并根据其特点,对预聚动力学进行了研究。利用液相色谱法研究了1,6-六亚甲基二氨基甲酸甲酯(HDU)与聚乙二醇(PEG)在110℃,115℃,120℃和125℃熔融酯交换合成聚氨酯的预聚表观反应动力学;计算了这4个温度的正逆反应速率常数与平衡常数;按照Arrhenius计算了该反应的表观活化能为99.62 k J/mol,指前因子为2.51×1012m L/(mol·min);按照Van’t Hoff方程计算了该反应的表观反应焓为101.34 k J/mol。     

黑索金基含铝炸药的热重分解及几种热分解动力学参数的关联关系

通过热重分析法(TG)测定了12种不同比例Al-黑索金(RDX)含铝炸药的热分解过程,分别获得不同升温速率下的热分解峰温。采用Kissinger方程计算了该系列RDX基含铝炸药的热分解表观活化能和指前因子,研究了RDX组分含量对其混合炸药热分解表观活化能E_d的影响。结果表明:随着该系列炸药中RDX含量的逐渐升高,热分解活化能E_d逐渐增大。同时,将该系列RDX基含铝炸药的TG热分解动力学参数与其5s热爆发、差示量热(DSC)热分解动力学参数相关联,发现这3种热分解的动力学参数符合同一补偿规律,获得的动力学补偿效应方程为:lnA_a、_b、_d=0.26E_a、_b、_d+3.2911,相关系数r=0.9988。     

热历史对SrO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃析晶动力学的影响

以SrO-Al2O3-SiO2系玻璃为研究对象,采用Ozawa方程、Kissinger方程和JMA修正方程研究了热历史对玻璃析晶动力学的影响。结果发现化学组成相同的玻璃,热历史对其析晶活化能E、Avrami指数n和析晶速率指前因子υ影响较明显,采用不同的计算方法得到的结果存在不同程度的差异。通过玻璃析晶试验发现热历史对微晶玻璃主次晶相的析出没有影响,热历史对析晶活化能的影响主要来源于析出主次晶相的比例不同。     

聚乙烯/有机蒙脱土纳米复合材料结晶动力学

采用熔融插层法制备了聚乙烯/有机蒙脱土纳米复合材料,利用示差扫描量热法(DSC)研究了复合材料的等温及非等温结晶行为,并与纯聚乙稀进行了比较.通过Avrami方程,修正Avrami方程的Jeziorny法及Ozawa法分别对等温及非等温结晶过程进行了处理.结果表明:蒙脱土片层在复合材料结晶过程中起到了异相成核作用,复合材料的成核机理与生长方式已不同于聚乙烯;在相同结晶条件下,复合材料的结晶速率明显比聚乙烯快;纯PE的表观活化能为142.14 kJ/mol,而复合材料为158.38 kJ/mol,复合材料的活化能有一定程度提高;对非等温结晶过程分析,Jeziorny方法适用,而Ozawa方法不适用.