核电站电缆用聚醚醚酮材料热老化特性研究

采用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)和热空气老化方法研究了核电站电缆用聚醚醚酮(PEEK)材料的热老化特性,并采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析了热老化机理。结果表明,PEEK属于抗氧化材料,不宜采用氧化诱导温度(OITP)或氧化诱导时间(OIT)的方法测量其活化能;TGA测得PEEK在10%失重时的活化能为174.8 kJ/mol;热空气老化试验表明,在310℃下PEEK断裂伸长率变为初始值50%时的参考老化时间为189 h,热老化机理主要是芳醚键和芳酮键的断裂。     

ED/MFP体系的固化工艺及动力学研究

以含磷环氧树脂(ED)为基体,含氮酚醛固化剂(MFP),2-甲基咪唑为固化促进剂组成ED/MFP固化体系。结合非等温(动态)DSC法和红外跟踪,借助T-β图外推法,确定ED/MFP固化体系最佳固化工艺为:125℃/1 h+145℃/2 h+160℃/3 h+180℃/2.5 h,240℃下后处理3 h。采用Kissinger法计算出体系的表观活化能为59.14 kJ/mol,结合Crane公式理论计算出该体系的反应级数为0.89。     

用DSC研究环氧树脂的固化反应

本文用动态与等温DSC研究了环氧树脂—甲苯钠迪克酸酐—苯甲酸铅的固化反应动力学,方法较简便。动态法测得该反应为二级反应,活化能E为59.9kJ/mol,频率因子A为1.3×10~6;等温法测得E为62.4kJ/mol,A为1.2×10~5。     

质子交换膜在空气中的热分解动力学

采用非等温TG-DTG技术研究了用于PEMFCs的质子交换膜在空气气氛中的热分解机理及动力学,其线性升温速率分别为5.0、10.0、15.0 K/min和20.0 K/min.采用Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa、Achar method、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.TG-DTG曲线显示其热分解过程分为二个阶段.第一阶段热分解反应过程受P2(Power law)机理控制,表观活化能为126.1 kJ/mol,指前因子为1.87×107s-1.第二阶段热分解反应过程受F1(化学反应)机理控制,表观活化能为205.5 kJ/mol,指前因子为5.91×1011s-1.     

苯乙烯-马来酸酐共聚物固化氰酸酯改性环氧体系反应动力学研究

采用非等温差示扫描量热法（DSC）研究了氰酸酯/环氧树脂/苯乙烯-马来酸酐共聚物（CE/EP/SMA）三元体系的固化反应动力学。通过线性回归分析得到了不同升温速率下,固化反应的凝胶化温度（Ti）、固化温度（Tp）和后处理温度（Tt）。根据Kissinger方法,求得表观活化能为63.71 kJ/mol;根据Flynn-Wall-Oza-wa法,得到反应表观活化能为68.07 kJ/mol;根据Crane方程,得到反应级数为0.89,确定其固化反应动力学方程为-da/dt=K（1-α）0.89。     

质子交换膜的热降解行为

采用FTIR与TG-DTG分析法研究了质子交换膜的稳定性和热降解动力学。用Kissinger法、Flynn-Wall法、Starink法和Friedman法对非等温动力学数据进行了分析,得到了热降解的机理函数和动力学参数。红外分析表明当-CF2-基团在受到H2O2作用时,1 145 cm-1与1 204 cm-1处吸收峰强度分别下降约36%和38%。热重分析显示热降解过程经历两个阶段,第一阶段的表观活化能E为145.16 kJ/mol,指前因子A为1.79×1011min-1,其热降解受P1机理控制;第二阶段的表观活化能E为187.19 kJ/mol,指前因子A为3.33×1011min-1,其热降解受3D(三维扩散)机理控制。     

钾及其化合物对黑液水煤浆催化气化的作用

对黑液水煤浆(由造纸黑液(废液)和煤制成)、水煤浆进行了等温和不等温热重试验,发现在1 200℃下,黑液水煤浆焦的转化率较高,气化活性比水煤浆焦提高了68.8%;黑液水煤浆焦的霞石衍射峰值比水煤浆焦高出22.5%;通过计算得到黑液水煤浆焦的活化能为125.44 kJ/mol,反应级数约为0.5,添加催化剂碳酸钾后煤焦的活化能比没有添加的下降了近40%。     

高温电池阻燃材料热降解问题的数学分析

采用热重法对高温下普通ABS电池槽材料和VRLA蓄电池槽用耐热阻燃ABS材料在热降解过程中的差异进行比较分析,通过Flynn-Wall-Ozawa数学方法计算得到其反应活化能。结果表明,与普通ABS电池槽材料相比,耐热阻燃ABS初始热降解温度有所下降,热降解的速度下降,同时其炭化残重增加。耐热阻燃ABS的活化能(Ea)随失重率(α)的变化而呈不规则变化,当α=0.2时,耐热阻燃ABS的Ea仅为158.6 kJ/mol,低于纯ABS约46 kJ/mol,当α0.3时,耐热阻燃ABS的Ea约为245.7 kJ/mol,高于纯ABS约54 kJ/mol。     

纳米改性变压器油的热分解活化能研究

纳米改性技术在提高变压器油纸复合绝缘的击穿强度和老化性能方面已显示了极大的潜力,开展纳米材料改性变压器油（简称：纳米变压器油）热分解过程及其热稳定性的研究对于其实际应用至关重要。基于热反应动力学理论,采用热重法测试分析了TiO2纳米变压器油在5种不同升温速率（5、10、15、20和25 ℃/min）下的热分解过程,利用微分法和积分法分别计算了纳米变压器油样的主要动力学参数。结果表明纳米变压器油的平均热分解反应活化能可达61.38 kJ/mol,活化能的数值受计算方法的影响,其中FWO方法计算结果最为可信,其线性相关系数高达0.997 80,利用此方法计算得到的TiO2纳米变压器油的热分解反应活化能为63.37 kJ/mol。该研究结果表明纳米材料改性有利于提高变压器油的活化能,提高其热分解稳定性,这种方法为评估纳米变压器油的热稳定性及其综合性能提供了参考。     

聚酯的热分析与热分解动力学的研究

基于热分析动力学理论,在单一升温速率下采用差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TG)对两种PET(a-PET和b-PET)试样在空气中的热解过程进行研究.通过考察DSC曲线得到两种PET的玻璃化转变温度(Tg)、熔点(Tm)、结晶温度(Tc)和结晶度等,得到结果:a-PET和b-PET的玻璃化转变温度分别为80.70℃和93.81℃,熔点分别为261.41℃和260.31℃,结晶温度分别为128.28℃和229.59℃,结晶度分别为27.76%和31.17%.通过Freeman-Carroll方法计算不同试样各阶段热解反应的活化能、反应级数和指前因子.结果表明:PET有两个主要的热解阶段,第一阶段在340～445℃温度区间中,a-PET的活化能、反应级数和指前因子分别为141.00kJ·mol-1和0.65、4.97E+9 min-1;b-PET的活化能、反应级数和指前因子分别为167.128 kJ/mol、0.39和4.33E+11 min-1;第二阶段在515～561℃温度区间内,a-PET的活化能、反应级数和指前因子分别为106.48 kJ/mol、0.66和2.2E+6 min-1;b-PET的活化能、反应级数和指前因子分别为123.04kJ/mol,0.70和1.05E+7 min-1.     

氧化铝掺杂聚酰亚胺薄膜的热老化研究

通过热重分析（TG）方法研究了Al2O3掺杂聚酰亚胺（PI）的热稳定性。结果表明,Al2O3质量分数为8%的PI的热稳定性要优于Al2O3质量分数为4%的PI。利用CoatsRedfern方法计算分解动力学参数,求得Al2O3质量分数为4%和8%的掺杂PI在氮气及空气氛围下的热分解活化能（E）分别为91.18 kJ/mol、86.83kJ/mol1、05.53 kJ/mol和100.88 kJ/mol。同时计算出相应的碰撞系数（A）值,以及反应级数（n）值,最后估算出其长期使用的上限温度,依次为193.08℃、191.00℃、217.11℃和212.83℃。结果表明,CoatsRedfern方法是预测杂化PI材料长期使用上限温度的可靠方法之一。     

阻燃聚氯乙烯电线绝缘材料的热分解动力学研究

采用热重分析(The rmogravimetrical Analysis)的方法研究了阻燃聚氯乙烯电线(ZR-BV)绝缘材料在空气中的热降解行为,并采用Kissinger法和Flynn-Wall法计算了绝缘材料的热降解动力学参数。TG曲线表明,阻燃处理的聚氯乙烯电线绝缘材料热降解可分为3个过程,材料的热降解速率随升温速率的增加而增加。由Kissinger法和Flynn-Wall法计算得到阻燃聚氯乙烯电线绝缘材料的降解平均活化能依次为133 kJ/mol和134 kJ/mol。     

基于变化活化能的核级电缆老化寿命评估

对某核电厂核级电缆开展加速热老化试验,基于Arrhenius模型,采用断裂伸长率法和介质损耗频谱法获取核级电缆材料的表观活化能,研究活化能变化对电缆材料寿命评估的影响,然后分别基于固定活化能和变化活化能开发核级电缆材料的热老化基准曲线,并进行试验验证.结果表明:表观活化能随电缆材料的老化呈逐渐减小的趋势;表观活化能的微小变化会对电缆材料的寿命评估产生较大影响,基于变化活化能的热老化基准曲线更符合电缆材料的实际老化趋势,可用于核级电缆材料的老化寿命评估.     

基于活化能的干式绝缘设备的寿命预测方法及应用研究

对干式绝缘设备用环氧树脂试样进行老化实验,对不同老化程度的试样进行电气强度和介电谱实验,计算其活化能.发现随着老化程度的加深,环氧树脂的活化能呈现降低-升高-略有降低-升高的变化趋势,电气强度呈现曲折下降的趋势.通过阿伦尼乌斯方程得到的热老化加速因子(AF)可将高温加速老化时间转化为工作温度运行时间.以试样电气强度下降至起始值的50％作为材料寿命终结的标志,得到环氧树脂材料寿命终结对应的活化能为209.7 kJ/mol.建立了基于活化能判断环氧树脂类干式绝缘状态和预测寿命的方法,并以干式变压器为例提出了干式绝缘设备的介电谱测量接线方式和测试方法.对工程实际的干式变压器运用寿命预测方法,得到干式变压器的活化能为69.4 kJ/mol,预测其最少剩余寿命为36.5年.     

基于活化能的干式绝缘设备的寿命预测方法及应用研究

对干式绝缘设备用环氧树脂试样进行老化实验,对不同老化程度的试样进行电气强度和介电谱实验,计算其活化能.发现随着老化程度的加深,环氧树脂的活化能呈现降低-升高-略有降低-升高的变化趋势,电气强度呈现曲折下降的趋势.通过阿伦尼乌斯方程得到的热老化加速因子(AF)可将高温加速老化时间转化为工作温度运行时间.以试样电气强度下降至起始值的50％作为材料寿命终结的标志,得到环氧树脂材料寿命终结对应的活化能为209.7 kJ/mol.建立了基于活化能判断环氧树脂类干式绝缘状态和预测寿命的方法,并以干式变压器为例提出了干式绝缘设备的介电谱测量接线方式和测试方法.对工程实际的干式变压器运用寿命预测方法,得到干式变压器的活化能为69.4 kJ/mol,预测其最少剩余寿命为36.5年.     

碳化硅功率器件用有机硅灌封胶材料耐温性能研究

碳化硅(SiC)功率器件高功率密度化的发展趋势和航空领域的应用需求，对封装用有机硅灌封胶材料的耐高低温性能提出更高的要求。本文以SEMICOSIL 915HT、Duraseal 1533、R-2188 3种型号商用有机硅灌封胶材料为研究对象，比较三者的耐温性能。结果表明：灌封胶材料热降解过程中甲基氧化阶段的反应与灌封胶材料热氧老化过程的前期反应相同。R-2188的灌封胶材料具有较高的甲基氧化反应活化能(249.5 kJ/mol)、335℃的起始热分解温度和在甲基氧化阶段较低的质量损失(5%)，更适用于高温运行条件下SiC功率器件的封装。SEMICOSIL 915HT具有-81.1℃的结晶起始温度和0.006 4 min^-1的结晶速率，更适用于低温运行条件下SiC功率器件的封装。     

CuNi-GDC双金属阳极支撑的IT-SOFC制备及性能

采用柠檬酸低温自蔓延燃烧法制备了具有纳米尺度的Cu0.5Ni0.5O-GDC阳极粉末,利用差热分析、XRD对其物相进行了分析。研究了CuNi-GDC阳极片在氢气中还原前后的孔隙率和微观组织,对其电导率进行测试,并研究了CuNi-GDC阳极支撑的电池性能。结果表明:通过柠檬酸低温自蔓延燃烧法可以在较低的温度下合成出高催化活性的纳米粉末,CuNi-GDC阳极片还原后孔隙率达到了31.08%;CuNiO-GDC阳极片在空气中的电导率较低,导电活化能为39.494 4 kJ/mol,在H2气氛中的电导率大大提高,导电活化能为3.690 6 kJ/mol,650℃的电导率达到了209.299S/cm。以CuNiO-GDC双金属阳极支撑的单电池在650℃电池的开路电压为0.7 V,最大输出功率为0.278 W/cm2,短路电流密度为1.452 A/cm2。     

有机硅无溶剂浸渍漆的固化动力学研究

采用示差扫描量热法(DSC)对有机硅无溶剂浸渍漆分别在5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min4个不同升温速率下的固化过程进行动态扫描。通过T~β外推法确定了该浸渍漆的固化工艺参数,根据Kissinger-Ozawa方法求得该漆固化反应的活化能为16.684 kJ/mol,碰撞因子为5.951×103。通过Crane方程求得固化反应级数为1.127。     

STS 321不锈钢的抗氧化性能

提出使用一种新的耐高温不锈钢STS 321(Cr18Ni9Ti)用做中低温固体氧化物燃料电池(SOFC)的连接体,研究了其在空气中的循环氧化行为.在温度低于700℃时,不锈钢几乎不被氧化.在700～800 ℃时的氧化曲线为典型的抛物线,氧化活化能为105.4 kJ/mol.在800℃氧化800 h,在氧化初期的200 h内形成氧化层保护膜后,其质量一直保持恒定.在温度达到900℃时,氧化膜保护层由于挥发而失去保护作用,外层开始脱落,不锈钢质量降低.表明STS321合金在抗氧化方面非常适合用作中低温SOFC(400～800 ℃)的连接体材料,而其他性能有待进一步探讨.     

无烟煤的燃尽特性分析

空气气氛下热重试验表明,无论在哪种升温速率下,无烟煤的起始着火温度比烟煤约高220℃,燃尽温度比烟煤约高70℃,无烟煤的燃烧时间要大于烟煤.反应动力学模型得到的活化能测试结果表明,无烟煤的活化能比烟煤大30kJ/mol左右.增加炉内换热和延长停留时间,有利于缩短燃煤颗粒的预热时间以及燃烧时间,从而促进无烟煤的燃尽.