玄武岩纤维增强酚醛树脂复合材料热分解动力学研究

通过热重法研究了玄武岩纤维/S-157酚醛树脂复合材料(BF/S-157)在惰性气氛下的热稳定性,计算了该材料的热分解动力学参数,推断出其热分解反应机制及非等温动力学机理函数。Ozawa法、Kissinger法计算得到BF/S157热分解平均活化能分别为228.4kJ.mol-1和230.0kJ.mol-1;Coats-Redfern法分析表明,BF/S157热分解反应初期的反应机制为扩散反应,末期时为化学反应,期间为过渡阶段。     

双酚F环氧树脂/DDM体系固化动力学的研究

利用差示扫描量热法(DSC)和极值法对两种同分异构体比例不同的双酚F环氧树脂(BPF-EP)/DDM体系固化动力学进行了研究,求得了体系的固化动力学参数,并对同分异构体比例与固化特性之间的关系进行了初步讨论.结果表明:当2,2'-结构含量由23.8%增加到31.5%时,由Kissinger和Ozawa方法计算得到的BPF-EP/DDM固化体系的表观活化能分别由58.57 kJ·mol-1和62.53 kJ·mol-1降至46.32 kJ·mol-1和50.88 kJ·mol-1;由Crane方程求得的表观反应级数分别为0.890和0.865.     

尼龙66及其复合材料的热分解动力学

使用热重分析仪测定尼龙66(PA66)和两种不同玻纤增强尼龙66复合材料(GF/PA)的热分解曲线,用Kissinger法和Crane法研究了PA66和GF/PA的热分解动力学。结果表明:PA66、GF/PA-1和GF/PA-2的热分解反应级数分别为0.949、0.912和0.921,表明均为一阶热分解过程;热分解活化能分别为218.65 kJ/mol、121.81 kJ/mol和132.23 kJ/mol,表明玻纤的加入显著降低了PA66的热分解活化能。在加热速率相同的条件下两种GF/PA达到最大热分解速率的温度都比PA66的低,表明玻纤虽然改善了PA66的性能,但是加快了PA66的热分解过程,说明存在着“灯芯效应”。     

酚醛树脂热分解非等温动力学机理函数推测

通过热重分析法研究了S-157酚醛树脂的热分解反应。结果表明,S-157树脂耐热性较普通酚醛树脂好,起始分解温度约为615.7 K。Kissinger法、Ozawa法计算得到该树脂热分解活化能分别为210.6 kJ/mol和208.2 kJ/mol,反应频率因子约为2.81×1013。S-157树脂热分解可分为3个阶段,当转化率(αT)小于40%时,活化能(E)随着αT增大而逐渐变小;当αT在40%~55%之间时,E随着αT增大而相对快速增大;当αT大于55%以后,E随着αT增大而缓慢增大。通过Coats-Redfern非等温积分法推断出S-157树脂热分解反应初期的反应机理为扩散反应,末期时为化学反应,期间为过渡阶段。     

氯磺化聚乙烯的降解动力学

通过热重分析仪研究了不同氯硫含量的氯磺化聚乙烯(CSM)在不同升温速率下的热分解行为。采用Ozawa及Kissinger方程研究了氯磺化聚乙烯的降解动力学,研究发现CSM的热降解过程包括两个主要失重平台,而且氯磺化聚乙烯的热分解反应不是一级反应。Ozawa方程计算的活化能随着产物中氯硫含量的增加从304.661kJ/mol下降到292.573kJ/mol。Kissinger方程计算的活化能分别为282.785kJ/mol和274.176kJ/mol。ln(β/Tm2)对1/Tm作图得一直线,证明氯磺化聚乙烯的热分解符合无规分解模型。     

粘胶基炭纤维热解特性及几种动力学方法研究

利用热重分析考察了不同升温速率下粘胶纤维的热解特性,结合红外光谱对粘胶纤维热解的不同阶段生成的碳化纤维进行表征,分析了粘胶纤维的热裂解过程,结果表明,粘胶纤维的热解是一个旧键断裂挥发、新键重组的过程。采用4种不同动力学方法(等转化率微分法Friedman法、等转化率积分法Flynn-wall-Ozawa(F-W-O)法、无模式积分法Vyazovkin and Wight(VW)法以及Kissinger法)估算出热解反应的表观活化能。4种方法显示粘胶纤维的活化能主要在110~144kJ·mol-1之间。其中后3种方法获得的活化能值很接近,约为140kJ·mol-1,微分方法Friedman法估算的值较小,为110.3kJ·mol-1。4种互补的动力学方法估算得到的结果总体相差不大,因此,此结果真实可靠,可为今后粘胶纤维研究提供理论依据。     

HMX丙酮溶液在不同升温速率下的热爆炸研究

为了解奥克托今(HMX)热分解过程及其在不同溶剂中热爆炸特性,使用DSC-TG同步热分析仪研究HMX的热分解过程。根据升温速率分别为5、10、15、20K/min的DSC和TG-DTG曲线,利用Ozawa法和Kissinger法计算了动力学参数,求得HMX的分解活化能分别为369.9 k J/mol和379.7k J/mol。用Rogers公式和Arrhenius公式求得指前因子A和速率常数k分别为4.70×1034s-1、7.48×10-16s-1(120℃)。HMX在升温速率为5 K/min时,分解峰值温度的活化焓、活化熵、活化自由能分别为370.2 k J·mol-1、405.39 J·K-1·mol-1、146.04 k J·mol-1;用小容量测试法研究25%质量分数的HMX丙酮溶液在不同升温速率(3、4、5、6℃/min)下的热爆炸特性。结果表明:在试验条件下,HMX丙酮溶液的临界爆炸温度,随着升温速率的增加而升高。     

高岭石热分解反应动力学计算方法对比

采用综合热分析仪研究了高岭石及掺入Pr_6O_(11)高岭石的热分解过程。依据热重曲线和微商热重数据,运用线性法和非线性法分别计算出热分解反应的活化能,比较了不同方法的精确性,使用Malek法确定了反应机理函数,进一步求出频率因子。结果表明:非线性法比线性法的计算结果更精确,三种非线性法的计算精度一致;各线性法精确度的高低顺序为胡荣祖法唐万军法Starink法MKN法KAS法Ozawa法;基于非线性法计算得出高岭石热分解反应活化能为173.735kJ·mol~(-1),频率因子为1.942 5×10~(11)s~(-1),掺入Pr_6O_(11)的高岭石热分解反应的活化能为161.538kJ·mol~(-1),频率因子为2.584 9×10~(10)s-1,两者均符合化学反应模型;对比热分解反应速率系数发现,Pr_6O_(11)的掺入提高了高岭石热分解后期(结构内部羟基脱除阶段)的反应速率,有助于高岭石热分解反应的进行。     

硫酸钙晶须增强低密度聚乙烯复合材料的制备及性能研究

制备了硫酸钙晶须(CSW)增强低密度聚乙烯(LDPE)(LDPE/CSW)复合材料,考察了CSW用量对复合体系的界面结构、抗拉性能、熔融和结晶特性以及热分解行为的影响规律。结果表明,CSW在LDPE基体中分散均匀且界面结合良好,提高了抗拉强度和弹性模量,但降低了断裂伸长率和拉伸韧度,在CSW用量为15%(wt,质量分数)制得的LDPE/CSW复合材料的抗拉强度为13.18MPa,弹性模量为158.98MPa,断裂伸长率为167.53%,拉伸韧度为20.02MJ/m~3;CSW的存在对LDPE相的熔融和结晶温度影响甚微,但使LDPE/CSW复合材料的结晶度降低和热稳定性得到提高。     

高能球磨对碱式碳酸锌热分解活化能的影响

采用行星式球磨机对碱式碳酸锌进行湿法研磨,研究不同球磨工艺条件下,碱式碳酸锌颗粒形态、大小及分解活化能的变化;产物采用SEM、XRD、TG和DSC等进行分析表征。结果表明:球磨时间对碱式碳酸锌的颗粒大小形态及热分解活化能影响显著,球料比为10∶1(质量比),转速为200r/min,占物料质量64%的乙醇控制剂作用下,高能球磨6 h后,颗粒形态大小由粒径为50μm的片状变为粒径为50nm的等轴状,球磨至24h时,颗粒形态大小并没有进一步缩小;热分解活化能在球磨24h后由138.0 kJ·mol-1减少到112.4 kJ·mol-1,热分解的温度前推了14.8℃。     

Mg-Zn-Ca-Ti非晶合金的非等温晶化动力学

采用机械合金化的方法制备Mg_(48)Zn_(40)Ca_5Ti_7和Mg_(58)Zn_(30)Ca_5Ti_7非晶合金。利用X射线衍射仪(XRD)对其物相进行检测;结合差示扫描量热分析方法(DSC),对试样在不同升温速率下的非等温晶化进行研究。结果表明:Mg_(48)Zn_(40)Ca_5Ti_7和Mg_(58)Zn_(30)Ca_5Ti_7基本形成非晶;随着加热速率的增加,合金结晶峰均向更高温度的方向移动;用Kissinger、Ozawa和Augis-Bennett方法分别计算出Mg_(48)Zn_(40)Ca_5Ti_7和Mg_(58)Zn_(30)Ca_5Ti_7非晶合金的表观激活能Eα,发现Mg_(48)Zn_(40)Ca_5Ti_7非晶合金的Eα在250kJ·mol~(-1)~270kJ·mol~(-1)范围内,Mg_(58)Zn_(30)Ca_5Ti_7非晶合金的Eα在180kJ·mol~(-1)~200kJ·mol~(-1)范围内;Mg_(48)Zn_(40)Ca_5Ti_7非晶合金的Avrami指数n在不同升温速率下均在1左右;Mg_(58)Zn_(30)Ca_5Ti_7非晶合金的Avrami指数n随着升温速率的增加,由2.7减小到1.9。     

过氧化氢对质子交换膜热分解机理的影响

采用非等温热重-微分热重(TG-DTG)技术研究了燃料电池质子交换膜在过氧化氢氧化后的热分解机理,并用Achar和Coats-Redfem方法对非等温动力学数据进行了分析,得到了其热分解的反应机理函数和动力学参数.计算结果显示,第一阶段热分解过程受(D3)三维扩散机理控制,表现活化能为172.6 kJ/mol,指前因子...     

特高压气体绝缘金属封闭开关设备用Al2O3/环氧树脂复合材料的非等温固化动力学及蠕变性能

针对特高压气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）用Al₂O₃/环氧树脂（EP）复合材料,采用非等温差示扫描量热（DSC）法研究了Al₂O₃/EP复合材料的固化行为,对其DSC曲线进行分峰处理,利用等转化率方法求得不同反应阶段的表观活化能。根据Málek判据得到Al₂O₃/EP复合材料的固化行为符合的模型类型,并求得不同反应阶段的各个动力学参数及固化动力学方程。利用SEM观察Al₂O₃/EP复合材料的微观形貌,通过动态热力学分析仪（DMA）分析其动态热力学性能和高温蠕变性能,利用时温等效预测了Al₂O₃/EP复合材料的长时蠕变行为。结果表明,DSC热流曲线表现为双峰分布;Al₂O₃/EP复合材料的两个反应阶段的表观活化能分别为35.3 kJ/mol及48.1 kJ/mol,Sestak-Berggren自催化模型能够很好地描述Al₂O₃/EP复合材料体系在不同固化阶段的固化行为。Al₂O₃颗粒均匀分散于树脂基体中,填料的加入使裂纹发生偏转。Al₂O₃/EP复合材料的储能模量（E'）随温度的升高而降低,损耗因子（tanδ）峰值对应的玻璃化转变温度（T_g）为120.03℃。Al₂O₃/EP复合材料的抗蠕变性能随着拉伸应力和温度的增加而减弱,随着时间的延长,其蠕变速率减小。      

GAP原位聚合包覆RDX的研究

以聚叠氮缩水甘油醚（GAP）为包覆层材料,甲苯二异氰酸酯（TDI）为交联剂,二月桂酸二丁基锡（DBTDL）为催化剂,乙酸乙酯为溶剂,采用原位聚合法,制备了GAP-TDI/RDX复合材料。利用SEM、FT-IR、XRD、DTA对样品进行了形貌表征和性能测试;利用DTA对其热分解特性进行了研究,结合不同升温速率下的DTA曲线对样品的热分解动力学参数进行了计算。结果表明,GAP成功包覆在RDX表面。所制备的GAP-TDI/RDX复合材料的热分解表观活化能相比原料RDX降低了4.6 kJ/mol,说明复合材料的热分解活性得到提高;GAP-TDI/RDX复合材料的特性落高H₅₀从15.2 cm提升至25.6 cm。     

甘蔗渣对聚甲基丙烯酸甲酯热降解的影响

目的分析生物质材料对塑料废弃物热降解的影响,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为对象,探讨甘蔗渣对其热分解行为和动力学的作用。方法利用溶液共混法制备PMMA/甘蔗渣混合物,采用热失重法研究其在氮气中的热分解过程,通过最大失重速率法和Ozawa等失重法计算PMMA热分解反应的动力学参数活化能和频率因子。结果甘蔗渣使得PMMA的初期热分解温度明显降低,但是PMMA的热分解活化能和频率因子却都显著增加。最大失重速率法的计算结果表明,PMMA加入甘蔗渣后的热分解活化能增加了26.2 k J/mol,等失重法的结果显示活化能和频率因子分别为168.14 k J/mol和28.41 min-1,比纯PMMA相应地增大了72.6 k J/mol和12.52 min-1。结论甘蔗渣的加入对PMMA的热降解有显著的影响,使其热分解变得困难,因此有必要进一步探讨其他生物质对PMMA热分解的影响。     

热致液晶聚酰胺的热分解动力学及寿命

利用热重分析法,在不同升温速率下,对热致液晶聚酰胺热分解动力学进行研究。采用Friedman、Kissinger、Ozawa以及Coats-Redfern等方法对其动力学数据进行分析说明,确定其在氮气中反应机理函数是Avrami-Erofeev法则,活化能E≈208 kJ/mol;其在空气中初始热分解反应机理函数为Mempel Power法则,活化能E≈172 kJ/mol,后期热分解反应机理函数为反Jander法则,活化能E≈111 kJ/mol。并以失重5%作为寿终指标,计算热致液晶聚酰胺在不同温度的寿命,结果表明,其在尼龙加工温度范围内不会失效,适于与尼龙进行复合加工。     

燃料电池质子交换膜的热稳定性和热降解动力学

采用热重分析(TGA)、Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa、Friedman和Modified Coats-Redfem方法,在氮气气氛和升温速率分别为5℃/min、10℃/min、15℃/min和20℃/min条件下,研究了质子交换膜的热稳定性及热降解动力学。TG-DTG曲线显示该质子交换膜分解率达到5%时,最低热降解温度大于350℃,热分解过程经历两个阶段,第一和第二阶段热分解区间分别出现在340℃～440℃和405℃～600℃之间。采用不同方法的计算结果显示,第一阶段的平均表观活化能为155.8kJ/mol,第二阶段的平均表观活化能为177.1kJ/mol。     

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。     

CSW/POE-g-MA/PA6三元复合材料的结构和性能

采用马来酸酐接枝乙烯一辛烯共聚物(POE-g-MA)对CaS04晶须/尼龙6(CSW/PA6)共混物增韧改性,研究了csw/PA6和CSW/POE-g-MA/PA6复合材料的力学性能、热性能、形貌和加工性能.适量添加CSW可同时提高PA6的刚性和韧性.与纯PA6性能比较,10％CSW/PA6的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别增大7.5％、9.1％、21.1％和11.6％;当CSW含量增至30％,CSW/PA6的韧性明显降低.POE-g_MA可促进PA6基体中csw的均匀分散,增强CSW与PA6的界面粘附,提高CSW/PA6 (30/70)的冲击韧性.源于CSW和POE-g-MA的协同作用,CSW/POE-g-MA/PA6 (30/5/65)的冲击强度和弯曲模量与纯PA6相比较,分别提高了36.8％和22.1％,拉伸和弯曲强度接近纯PA6.