玻璃纤维/环氧树脂泡沫夹层板的热解动力学

使用DTG-60(AH)热重分析仪分析了玻璃纤维/环氧树脂泡沫夹层板在不同升温速率和不同氧含量条件下的热分解特性。结果表明,在空气中玻璃纤维/环氧树脂泡沫夹层板的热分解反应可分为三个阶段。随着升温速率的提高,热分解反应的初始反应温度、终止反应温度以及最大质量损失速率温度均向高温方向移动。氧含量的降低对热分解的第三阶段有较大的影响。采用Flynn-Wall-Ozawa法和Starink法进行热解动力学分析,得到玻璃纤维/环氧树脂泡沫夹层板的表观活化能。     

层间增韧环氧树脂碳纤维单向带的热解特及动力学研究

利用差热-热重同步分析仪研究层间增韧环氧树脂碳纤维单向带的热稳定性,研究在不同升温速率条件下该复合材料的失重温度和失重规律。研究结果表明,随着升温速率的提高,层间增韧环氧树脂碳纤维单向带每个阶段的初始分解温度、反应最终温度及最大失重速率温度均向高温方向移动,热解温度范围逐渐扩大,质量损失明显增加。分别应用微分法和积分法对样品进行热解动力学相关参数计算,计算结果表明,层间增韧环氧树脂碳纤维单向带整体活化能较高,分子间碰撞激烈,热分解反应不易进行,其热稳定性较高。     

高速列车车厢用减振降噪材料的热解及燃烧特性研究

使用热重-差热分析仪研究氮气气氛中、不同升温速率下高速列车车厢用减振降噪的红磷阻燃丁基橡胶(RP/IIR)复合材料和氢氧化铝阻燃丁基橡胶(ATH/IIR)复合材料的热解特性，采用Kissinger法获得热解动力学参数；使用锥形量热仪研究不同热辐射强度下两种材料的燃烧特性，采用轰燃倾向指数、放热指数和发烟指数评价潜在火灾危险性。结果表明：两种材料的热解反应均为3个阶段，ATH/IIR复合材料的初始分解温度、终止分解温度、最大失重速率温度、残余量、平均表观活化能均高于RP/IIR复合材料的相应值，而质量损失率、热释放速率、产烟速率均小于RP/IIR复合材料的相应值，3个评价指数也一致较低。综合对比，ATH/IIR复合材料具有更好的热稳定性和更小的潜在火灾危险性。     

单向碳纤维/环氧树脂预浸料热解特性

通过热重实验研究了单向碳纤维/环氧树脂预浸料的热解性能,利用FESEM测试分析了单向碳纤维/环氧树脂预浸料的热解残留物的形貌特征,得到其热解反应过程的物质参与。研究结果表明,单向碳纤维/环氧树脂预浸料的热解反应在空气中分为三个阶段,其中第一、二阶段是环氧树脂基体的热解,第三个阶段是碳纤维的热解。不同形态的单向碳纤维/环氧树脂预浸料在不同加热速率下的热解规律：随加热速率的增加,每个阶段的初始分解温度、反应最终温度及最大失重速率温度均向高温方向移动,热解温度范围逐渐扩大,质量损失明显增加。在相同的升温速率下,块状的单向碳纤维/环氧树脂预浸料相对于其粉末材料的热解时间较长,每个阶段的热解温度较高。     

典型碳纤维编织布的热解动力学

使用DTG-60(AH)热重-差热同步分析仪研究了升温速率对典型碳纤维编织布(T300-3000)热解特性的影响。结果表明,升温速率对典型碳纤维编织布的热解过程有显著的影响。随着升温速率的提高最大失重速率温度向高温方向移动,两峰之间的距离逐渐增大,峰面积不断增加。碳纤维编织布的热解分可为三个阶段:环氧树脂基两个分解阶段和碳纤维分解阶段。用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法进行热解动力学分析,得到了不同升温速率条件下的表观活化能和表观指前因子。用两种计算方法得到的结果基本上一致,加入环氧树脂基材的碳纤维编织布在一定质量损失范围内的热稳定性较强且可控。     

非线性等转化率法研究聚苯乙烯热解反应活化能与转化率的关系

首次采用非线性等转化率法研究了聚苯乙烯在氮气中不同升温速率下的非等温热重曲线,通过程序拟合得到了热解过程中活化能Eα与转化率α的关系.实验结果显示,在氮气中聚苯乙烯存在一个失重阶段,起始热解温度随升温速率的增大而升高.动力学拟合结果显示,热解初始阶段的活化能值较低,约为80 kJ/mol,主要对应于聚合物链中弱键的任意断裂反应,其反应速度很快;随着反应的进行,活化能Eα逐渐增大,当α0.3后趋于平缓,此阶段Eα的平均值约为145 kJ/mol,反应主要为聚合物链本身的断裂、解聚;当α0.9时,Eα值迅速减小,反应以链终止反应为主.     

PAN纤维在惰性气氛中的热行为研究

聚丙烯腈(PAN)纤维在惰性气氛中的热行为主要包括3个反应:热致收缩反应、环化反应和热解反应。通过差示扫描量热仪和热重分析仪研究了PAN纤维在惰性气氛中的热行为。结果表明,热致收缩和热解反应并无明显的吸放热现象,而环化反应放热剧烈且短促。环化反应过程中存在明显的传热过程,环化反应速率达到最大值时,温度随着升温速率的提高而上升。热解反应使得可发生环化反应的原料总量下降,且随着升温速率的提高,反应放热量下降。分别采用Ozawa法与Kissinger法计算了环化反应的表观活化能,并建立了修正后的动力学模型。该模型可以有效地描述不同升温速率条件下的反应过程。     

三种耐热剂对全氟聚醚橡胶材料耐热性能的影响

研究了碳纳米管(CNTs)、有机蒙脱土(OMMT)、Fe_2O_3对全氟聚醚(PFPE)橡胶力学性能、压缩永久变形、热稳定性及耐热空气老化性能的影响;采用热分解动力学模型分析了未添加耐热剂的PFPE橡胶的热降解机制。结果表明:CNTs、OMMT、Fe_2O_3均能提高PFPE橡胶基体的热稳定性,其中,CNTs/PFPE橡胶复合材料起始热失重温度及失重5%时的温度相比未添加耐热剂的PFPE橡胶分别提高了32.1℃和29.0℃;Fe_2O_3能明显稳定PFPE橡胶基体在200℃热空气条件下老化72h后的性能。在空气及N_2气氛下,随着升温速率的提高,未添加耐热剂的PFPE橡胶的热失重曲线均向高温方向移动。根据Kissinger方程,计算出PFPE橡胶基体在空气气氛下的热解活化能为135.06kJ/mol,在N_2气氛下的热解活化能为262.46kJ/mol。     

煤沥青粉填充氯醋/聚氨酯复合材料的热特性

采用差示扫描量热分析(DSC)、热重分析(TG)研究了煤沥青粉填充氯醋/聚氨酯复合材料的玻璃化转变温度、粘流温度及热分解特性,在氮气氛下以不同升温速率讨论并计算得热解动力学相关参数及热解速率经验方程式。结果表明,煤沥青粉填充氯醋/聚氨酯弹性体复合材料的玻璃化温度为-46℃,粘流温度为145℃,其耐热特性与氯醋/聚氨酯材料基本一致。该复合材料热降解分两阶段,活化能E为(97.9±1.1)kJ/mol(、229.8±3.9)kJ/mol,反应级数n为1.2和0.9。     

聚醚砜酮薄膜热稳定性及热解动力学规律的研究

采用热重分析法对聚醚砜酮(PPESK)薄膜在氮气氛下的热分解反应进行了研究，结果表明，热分解反应最剧烈的温度区间在400℃～600℃之间，这也是热解炭化阶段的关键温度区间；温度高于600℃分解反应趋于缓和。动力学研究得出，PPESK分解过程为一级反应；以Kissinger最大失重速率法求得表观活化能为211．35kJ／mol；以Ozawa等失重百分率法求得10％～30％的失重率下反应表观活化能在152．31kJ／mol～274．43kJ／mol之间，频率因子1nA值在21．98min^-1-38．75min^-1之间，充分表明PPESK热稳定性很高，这也为炭化过程提供了重要动力学参数。     

分子筛4A填充海藻酸钠的热分解研究

用热重法研究了分子筛4A填充海藻酸钠在空气中的热分解过程,升温速率分别为5,10,15,20和30K/min,从室温升温到1250 K,并利用TGA曲线分析了复合材料的热降解特点。结果表明,热分解反应最剧烈的温度区间介于450～650 K之间;热分解动力学分析表明,该热分解过程为一级反应。通过模型计算确定了热降解反应的动力学参数,以最大失重速率法求得活化能为187.47 kJ/mol,频率因子lnA为38.87 s-1;采用Ozawa等失重法求得活化能为154.50 kJ/mol,频率因子lnA为34.69 s-1。     

基于热重分析法的亚油酸甲酯热解特性及动力学研究

以亚油酸甲酯为研究对象,分别在氮气和氧气气氛中利用热重分析仪对其热解特性及动力学规律进行了研究,获得了亚油酸甲酯在不同升温速率(10、15、20、30℃/min)条件下热重分析(TG/DTG)曲线。结果表明,亚油酸甲酯在2种保护气氛中的热解过程均为简单的两步分解,相比氮气氛围,亚油酸甲酯在氧气氛围具有较差的热稳定性;提高升温速率热解区间向高温区移动。同时,用多元线性回归法求得相应的反应级数、活化能和指前因子,发现亚油酸甲酯的热解反应机理函数不同,反应活化能和指前因子之间表现出较好的动力学补偿效应。     

Si-P阻燃剂对环氧树脂热降解行为的影响

采用无溶剂法合成了Si-P阻燃剂,并通过傅里叶变换红外(FTIR)和1 H-核磁(1 H-NMR)对其结构进行了表征。以Si-P阻燃剂和环氧树脂(EP)为主要原料,制备了阻燃型环氧树脂材料(FREP),研究了不同升温速率时,Si-P阻燃剂对EP热降解行为的影响。通过Kissinger方法对EP和FREP的热降解动力学进行了初步探讨。结果表明:相同升温速率下,FREP的初始分解温度和最大热失重速率对应温度均比EP的低;高温阶段,FREP的残留量高于EP;热降解过程中,FREP的表观活化能比EP的低56.3kJ/mol。     

聚芳醚腈砜(PENS)的热分解动力学EI

研究了惰性气氛下ＰＥＮＳ的热分解反应，发现该过程为一级反应。以Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ最大失重速率法求得热分解反应的表观活化能为２２１．７ｋＪ／ｍｏｌ。由Ｏｚａｗａ等失重百分率法求得０～３０％失重百分率下反应的活化能在２２８．４～２３７．２ｋＪ／ｍｏｌ之间，频率因子Ａ值在２．３０４×１０１４～４．６１６×１０１４ｍｉｎ－１之间。随着失重百分率的增大，热分解反应活化能增大。结果表明，ＰＥＮＳ具有较高的热稳定性，预测氮气中２５３℃失重５％的热老化寿命为１０ａ。     

840S环氧树脂体系固化反应特性

用差示扫描量热法(DSC) 在动态条件下对840S 环氧树脂体系的固化反应动力学进行了研究。根据所测量的不同升温速率的DSC 曲线, 运用温度升温速率( T-β) 图外推法得到该环氧树脂体系的固化工艺参数, 即凝胶化温度、固化温度、后处理温度, 这些温度参数为制定合理的固化工艺提供了理论基础。采用Kissinger 方程和Crane 方程计算该840S 环氧树脂体系的动力学参数, 即表观活化能E_a 、表观频率因子A 和反应级数n 。根据所计算的动力学参数, 建立了该840S 环氧树脂体系的固化动力学模型。利用所建立的固化动力学模型分别预测了等温和动态条件下840S 环氧树脂体系的固化反应特性。      

非等温DSC研究聚苯并噁嗪/炭纤维复合材料的固化动力学

采用非等温差示扫描量热法（DSC）测试了不同升温速率下,聚苯并噁嗪及聚苯并噁嗪/炭纤维复合材料的固化过程.分析了不同升温速率下,两体系的特征固化温度、反应热及反应速率与温度的关系.Kissinger方程分析计算了聚苯并噁嗪及聚苯并噁嗪/炭纤维复合材料的固化反应表观活化能和反应级数.结果表明,炭纤维对聚苯并噁嗪固化具有催化作用,同时又有缓聚作用.浅析了炭纤维影响聚苯并噁嗪固化的原因。     

表面官能团化多壁碳纳米管对环氧树脂固化过程的影响

以4,4‘-二胺基二苯砜(DDS)为固化剂,将表面化学修饰的MWNT作为填料加入到环氧树脂中,制备了MWNT/环氧树脂复合材料,采用非等温DSC研究了MWNT对环氧树脂固化过程的影响.结果表明,表面化学修饰的MWNT能促进环氧树脂的固化,降低固化反应的起始温度和峰顶温度;根据Kissinger公式和Crane经验方程推出了固化反应的表观活化能、反应级数、频率因子和速率常数;根据不同升温速率下的DSC固化反应放热曲线确定了固化工艺参数.     

PET-PTT共聚酯的热及热氧降解行为

由TGA测定了通过先酯化、再缩聚方法合成的PET-PTT共聚酯(以PET,PTT作对照)在一定升温速率下氮气及空气气氛中的热失重行为。采用Friedman和Chang方法研究了样品的降解动力学。研究表明,在氮气和空气气氛中PET-PTT共聚酯的热稳定性都介于PET和PTT之间,且随着PET链段单元含量的增加,共聚酯的热稳定性提高。气氛对聚合物降解行为的影响很大,在空气中PET-PTT共聚酯的起始分解温度下降了近50℃,且在空气气氛中存在两个降解阶段,空气中的氧在降解的第一阶段起了催化剂的作用。     

玻璃纤维/酚醛树脂复合材料热响应预报方法玻璃纤维/酚醛树脂复合材料热响应预报方法

为研究航空复合材料在火灾环境下的热响应,考虑材料热解过程,建立了复合材料热响应方程组,推导了显式有限差分格式,研究了玻璃纤维/酚醛树脂复合材料内部瞬态热响应与碳化规律。结果表明:建立的非线性热响应方程组与计算方法能够预测玻璃纤维/酚醛树脂复合材料的温度-时间历程,800 s时的受热表面温度达到了1048℃,背面温度为226℃,与实验值吻合较好;随着材料深度增加,材料达到热解温度所需的时间更长,材料密度下降速率随之降低,碳化过程变慢;热解反应区中不同深度位置的材料剩余质量分数在同一温度下略有不同,位置越深,剩余质量分数越小,碳化程度越高;随着时间推移,发生热解的材料比重增大,碳化范围逐步扩大,热解层厚度范围也逐渐扩大。      

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。