环氧粉末涂料固化动力学DSC研究

合集下载

等温DSC法研究环氧树脂的固化动力学的英文资料

等温DSC法研究环氧树脂的固化动力学的英文资料
J O U R N A L OF MATERIALS S C I E N C E 30 (1995) 5287-5294
Influence of processing and testing conditions on the mechanical behaviour of sheet-moulding compound laminates
Studies have been carried out in order to optimize the compression-moulding cycle for two classes of commercial sheet-moulding compounds, standard and low-shrink prepregs. The laminates have been moulded at different temperature and pressure conditions, and afterwards their mechanical behaviour has been analysed by flexural and tensile tests at various temperatures and strain rates. Furthermore, dynamic-mechanical measurements have been used to correlate temperature-dependent viscoelastic properties, and the structure of the moulded materials.
1. Introduction
Sheet-moulding compound (SMC) technology has been used in manufacturing large composite automobile, aerospace and general industrial applications for more than two decades. The current trends of improving the surface appearance and mechanical properties can lead to even more applications both for exterior and structural parts [1]. The moulded SMC consists of a thermoset polymeric matrix and chopped glass fibres. The matrix is composed of a styrenated polyester resin including low-profile thermoplastic additives, large loadings of calcium carbonate filler, and small amounts of reactive chemicals such as thickening and curing agents. One of the advantages of these materials is their easy manufacturing technique by compression moulding. The cure cycle of the material depends on its formulation, thickness and surface properties required [1-3]. During a moulding operation, the compound flows and solidifies into the desired shape under pressure and heat. Many factors, such as the presence of low-shrink additives or air-release agents, contribute to surface properties variation [4]. Also, the processing conditions (moulding temperature and pressure, curing time and material flow during moulding) influence the concentration and compaction of SMC ingredients [2], which subsequently influence the mechanical properties of the material. In the present work the mechanical properties of two different commercial materials, standard and low-shrink laminates, cured at several temperature and pressure-moulding processing conditions were in*Author to whomall correspondenceshould be addressed. 0022-2461

环氧树脂固化dsc曲线

环氧树脂固化dsc曲线

DSC(差示扫描量热法,Differential Scanning Calorimetry)是一种热分析技术,用于测量材料在受热或冷却过程中产生的热量变化。

对于环氧树脂固化过程的DSC曲线分析,可以提供以下信息:
1. 起始放热温度(Onset of Exotherm):当环氧树脂与固化剂混合后开始发生化学反应时,会释放出热量,这通常标志着固化过程的启动。

在DSC曲线上表现为一个上升拐点。

2. 峰顶温度(Peak Temperature, Tp):该温度对应于固化反应最剧烈、放热量最大的阶段,表明此时固化速率最快。

3. 固化反应的完成度:通过观察放热峰的面积,可以估算固化反应的程度。

整个反应结束后,如果不再有明显的放热峰,则说明固化基本完成。

4. 玻璃化转变温度(Glass Transition Temperature, Tg):固化后的环氧树脂在其DSC曲线上通常会出现玻璃化转变温度,这是指材料从硬而脆的玻璃态转变为更柔韧状态的温度。

5. 多重峰:如果出现两个或更多的放热峰,可能表示固化过程是分步进行的,或者是由于使用了多个不同反应速度的固化体系导致的。

环氧树脂DSC曲线的具体形状和特征取决于树脂类型、固化剂种类、添加物以及固化条件等众多因素。

通过对这些数据的解析,可以了解并优化树脂系统的固化动力学参数,如活化能、反应级数、反应速率常数等。

TDE_85环氧树脂固化动力学的DSC和DMA研究_吴晓青

TDE_85环氧树脂固化动力学的DSC和DMA研究_吴晓青

f(α)
t可得 (8 )
对方程两边取自然对数 , 即得到 F riedm an-Re ich-
Levi方程 :
ln[
β dα] dT
= lnA
f(α) - Ea RT
(9 )
图 1 不同升温速率的 D SC曲线 F ig. 1 DSC cu rves und er d ifferen t heatin g rates
1 引言
复合材料的性能受纤维预制件 、树脂性能 、二者间 界面以及制造技术的影响 , 其中树脂基体的性能起着 决定性作用 , 研究树脂的固化动力学可以深入理解反 应过程 , 充分发挥其性能 。 TDE-85环氧树脂是一种三 官能度环氧树脂 , 其分子中含有 1个 脂环环氧基和 2 个缩水甘油酯基 , 具有较低的收缩率 、优良的耐温性和 较高的剪切强度 , 被广泛用于火箭飞行器 、飞机结构 件 、卫星支架 、发动机裙等部件 。 由于 TDE-85分子上
— 265 —
2007年 6月
固体火箭 技术
第 30卷
表 1 K issin ger和 F lynn-W all-O zawa计算的动力学参数 Tab le 1 K in etic param eters evaluated by K issinger and FW O
模型
K issinge r F lynn-W a ll-O zaw a
固体火箭技术
Journal o f So lid Rocke t T echno logy
V o.l 30 N o.
3 2007
TDE-85环氧树脂固化动力学的 DSC和 DMA研究①
吴晓青1 , 李嘉禄 1 , 康 庄 2 , 吴世臻 2
(1. 天 津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室 , 天 津 300160; 2. 天津工业大学材料科学与化学工程学院 , 天津 300160)

粉末涂料固化过程测量

粉末涂料固化过程测量

DSC 测试环氧粉末涂料的固化和玻璃化转变温度
本文介绍了用差示扫描量热仪(HS-DSC-101A)测试粉末涂料的固化和玻璃化转变温度。

粉末涂料是干式涂料,以自由流动的干粉形式使用。

传统液体涂料和粉末涂料的主要区别在于,粉末涂料不需要溶剂来保持粘合剂和填料部分处于液体悬浮状态。

涂层通常以静电方式施加,然后在加热下固化以使其流动并形成“皮肤”。

粉末可以是热塑性或热固性聚合物。

它通常用于创建比传统涂料更坚硬的硬饰面。

粉末涂料主要用于金属涂层,例如“白色家电”、铝型材以及汽车和摩托车零件。

用于生产粉末涂料的最常见聚合物是环氧树脂或丙烯酸树脂。

在生产过程中,聚合物颗粒与硬化剂、颜料和其他粉末成分混合。

混合物
在挤出机中加热,压扁,破碎成小碎片,然后研磨成细粒粉末。

测试条件
温度范围:
-15~120℃加热/冷却速率:
10℃/min 气氛:
N 2样品质量:
7.6mg·坩埚类型:铝坩埚试验结果使用常规的敞口坩埚测试,样品固化放热峰与反应过程中产生挥发物的吸热峰叠加,在67.7°C (峰值温度)处的吸热峰是由样品挥发物的吸热。

在第二次加热中,玻璃化转变转变为59.6℃。

P005。

环氧树脂固化动力学的研究及应用

环氧树脂固化动力学的研究及应用

环氧树脂固化动力学的研究及应用环氧树脂是一种特殊的复合型材料,已经被广泛的应用于了各行各业,具有综合的特性,环氧树脂的应用对于社会的进步、时代的发展具有重要的作用。

本文主要采用DSC的等温与非等温的办法对环氧树脂进行了实验探究,来研究环氧树脂的固化动力学。

标签:环氧树脂;DSC;固化动力学;研究环氧树脂是一类重要的热固性基体树脂,是一种复合材料。

环氧树脂具有良好的机械性、绝缘性、黏结性、低收缩性以及耐腐蚀性。

环氧树脂的复合特性能够被广泛的应用于多个领域,极大了推动了社会的发展。

其中这项复合材料的技术支撑就是环氧树脂的固化动力学,这是研究复合材料的基础。

一般来说,对于环氧树脂固化动力学的研究主要是运用差示扫描热量法,即是DSC。

这种方法又包含两个层面,分别为等温法和非等温法。

对环氧树脂的固化研究,并确定其固化动力学模型具有重要的意义。

1 环氧树脂固化动力学分析1.1 准备阶段首先,要对环氧树脂进行操作。

这是对环氧树脂进行固化分析的一个重要的阶段。

在这个阶段将环氧树脂混合以后,仍然是呈现液体的状态,在液体的状态就可以被应用于多个方面。

对于环氧树脂的操作阶段一定要注意,要做到良好的控制以保证环氧树脂的黏结性,从而才能很好的保证环氧树脂的性能不被破坏。

1.2 固化阶段当将环氧树脂進行混合之后,液体慢慢转变为固体,进行固化。

这一固化的过程也称为熟化阶段,这个阶段的实验一定要控制好时间,时间过长过短都会影响环氧树脂的固化效果。

时间如果过短的话,就会导致粘性比较差。

此外,还需要注意的是,在环氧树脂进行固化的过程中不能出现任何的干扰,只有保证整个过程的稳定,才能够得出有效的实验结果。

同时,在实验的过程中,还要及时处理好环氧树脂的表面,保持表面清洁,以此来保证环氧树脂自身的性能。

1.3 最终阶段在经过了前面操作阶段与固化过程阶段,就是最终的固化阶段了。

在环氧树脂经过实验呈现固体状态后,就需要对其进行按压,如果这个时候的环氧树脂的最终反应强度有90%,那么就可以将固定夹件去除,然后将其放在正常的室温环境下,继续进行固化即可。

环氧树脂固化行为的动力学分析 毕业论文

环氧树脂固化行为的动力学分析  毕业论文

Kinetic Analysis of Epoxy Resin Curing环氧树脂固化行为的动力学分析摘要本文主要介绍了环氧树脂和固化剂等的相关知识以及国内外的研究进展情况。

本实验以4,4-二甲氧甲基联苯为单体,合成了一种新型含联苯结构的环氧树脂,并与酚醛胺(T-31型)环氧固化剂发生固化反应,对环氧树脂的固化性能进行了研究。

利用VETOR33傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)以及XD-3型多晶X射线粉末衍射仪(XRD)对反应得到的环氧树脂和固化产物的分子结构以及其晶态结构进行表征,从而得到表观固化反应的定量结果。

结果表明:联苯酚醛环氧树脂与T-31型固化剂反应的产物的最佳固化时间为常温12小时+60℃2小时。

关键词:联苯,环氧树脂,固化反应,表征Kinetic Analysis of Epoxy Resin CuringABSTRACTThis article mainly introduced the epoxy resin,the curing agent and so on related knowledge and the domestic and foreign newest research development.A new type of epoxy resin containing biphenyl was synthesized with 4,4 - dimethoxy methyl biphenyl monomer. And phenolic amines epoxy curing agent T-31 was used as a curing agent of epoxy resin to study the curing properties.With VETOR33 fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and XD-3 type polycrystalline X-ray powder diffraction (XRD) , the reaction of the polymer's structure and its crystal structure can be characterized.Then we can see the quantitative results by apparent cure reaction .The results showed that: the optimum curing time of biphenyl phenolic resin and T-31 curing agent reaction was 12 hours at room temperature adds 2 hours at 60 degrees.KEYWORDS:biphenyl,epoxy resin,curing reaction,characterization目录摘要(中文) (Ⅰ)摘要(外文) (Ⅱ)1文献综述 (3)1.1环氧树脂 (2)1.2环氧树脂的分类 (2)1.3液晶环氧树脂 (3)1.4固化剂 (3)1.5固化机理 (4)1.6国外研究现状 (4)1.7国内研究状况 (6)1.8 研究目的和意义 (9)2实验部分 (10)2.1实验仪器 (11)2.1.1电子仪器 (11)2.1.2玻璃仪器 (11)2.1.3其它器材 (11)2.2实验原料和试剂 (11)2.3实验装置 (12)2.4实验步骤 (13)2.4.1联苯酚醛树脂的合成 (13)2.4.2联苯酚醛环氧树脂的合成 (14)2.4.3环氧树脂的固化反应 (15)3环氧树脂及固化物的结构分析 (16)3.1 FTIR (16)3.1.1工作原理 (16)3.1.2仪器与试剂 (16)3.1.3实验步骤 (16)3.1.4 FTIR谱图 (16)3.1.5结果分析 (19)3.2 XRD (19)3.2.1工作原理 (19)3.2.2 仪器与试剂 (20)3.2.3 实验步骤 (20)3.2.4 XRD图谱 (20)3.2.5结果分析 (21)结论 (22)参考文献 (23)谢辞..................................................... 错误!未定义书签。

非等温DSC法研究高韧性低收缩环氧体系固化动力学_张竞

非等温DSC法研究高韧性低收缩环氧体系固化动力学_张竞

第25卷第6期高分子材料科学与工程Vol.25,No.6 2009年6月POL YM ER MA TERIAL S SCIENCE AND EN GIN EERIN GJ un.2009非等温DSC 法研究高韧性低收缩环氧体系固化动力学张 竞,李全步,蒋 英,王晓东,黄 培(南京工业大学化学化工学院,材料化学工程国家重点实验室,江苏南京210009)摘要:采用非等温DSC 法对一种高韧性低收缩环氧树脂体系(E 251/E 220/DAMI )固化动力学进行了研究。

分别通过n 级反应模型法和自催化模型法得到了固化反应动力学方程。

结果表明,n 级反应方程与实验值差别较大;而采用Malek 判据判别该固化反应按自催化反应机理进行,并通过“单点非模型”拟合法求解动力学参数,模型计算曲线与DSC 实验曲线基本吻合。

但由于动力学控制和扩散控制竞争关系的改变,随升温速率的提高,实验曲线逐渐偏离模型曲线,体系的总放热焓变小。

所确立的模型在5K/min ~25K/min 的升温速率下能较好地描述E 251/E 220/DAMI 体系的固化反应过程。

关键词:环氧树脂;固化反应;动力学;非等温;差示扫描量热法中图分类号:O643.1 文献标识码:A 文章编号:100027555(2009)0620099204收稿日期:2008204202通讯联系人:黄 培,主要从事功能高分子材料研究, E 2mail :phuang @ 环氧树脂基复合材料由于其优异的性能,被大量使用于电气、半导体电子、特种涂料和航空航天等高科技领域[1,2]。

对环氧树脂进行固化动力学分析,有助于更好地研究环氧树脂体系的性质,可以在固化条件,环氧树脂及固化剂的化学结构与固化产物性能之间建立定量关系,以减少优化固化工艺所需的实验量。

差示扫描量热仪(DSC )测量的是样品与参比之间的热流速率与时间或温度的关系,是反应体系动力学研究的常规方法之一。

本实验室开发的高韧性低收缩环氧树脂(E 251/E 220/DAM I )体系(断裂伸长率为8.39%,体积收缩率为0.3%)是一种理想的复合材料基体。

应用DSC技术测量管道用熔结环氧粉末涂料的性能

应用DSC技术测量管道用熔结环氧粉末涂料的性能

中国高新技术企业应用DSC技术测量管道用熔结环氧粉末涂料的性能文/陈丽雄1常永懿2【摘要】应用差示扫描量热法(DSC)技术测试了某种管道用熔结环氧粉末在不同升温速率下的动态DSC曲线,运用温度-升温速率(T-β)图外推法获得了该管道用熔结环氧粉末涂料的固化工艺参数,即凝胶温度(Tg)、固化温度(TC)和后处理温度(Tt)。

并采用Kissinger方程和Crane方程分析计算确定了内在的体系固化反应动力学模型方程式,在所建立的固化动力学模型方程式基础上,预测了不同温度条件下该管道用熔结环氧粉末的反应速率常数,并按照标准求得了相应的璃化转变温度Tg1,Tg2和固化反应放热焓变ΔH,通过分析比较,认为:DSC技术可充分的应用到管道熔结环氧粉末的施工应用和开发研究中去。

【关键词】熔结环氧粉末差示扫描量热法固化反应动力学玻璃化转变温度1前言作为一种新型、优异的热固性树脂涂料———管道熔结环氧粉末在国外油气田管道输送方面已有近40年的应用历史,在国内也有近20年的施工经验。

获得高质量的管道熔结环氧粉末涂层,对于长期承受土壤腐蚀环境和输油气温度控制下的钢质管道来言极端重要,可通过测量交联固化度C和玻璃化转变温度Tg两个技术指标进行衡量、控制。

差示扫描量热法(DSC)技术作为一种新兴的热分析技术,近年来应用发展很快,已经成为研究热固性树脂固化特性、测试固化转化率的常用手段,并且在固化工艺的确定方面起着越来越重要的作用。

对于日渐重视的管道熔结环氧粉末涂料涂敷施工来言,DSC技术的应用具有相当大的潜力。

本文应用差示扫描量热法(DSC)技术对国内广泛应用的某种管道熔结环氧粉末进行了测试,建立了固化反应动力学模型方程,预测了不同温度下的反应速率常数,结果表明:该方法既方便又实用,可以在管道用熔结环氧粉末的施工和开发研究中得到广泛应用。

2实验部分2.1测试样品某国内品牌埋地管道专用熔结环氧粉末,200℃胶化时间15s,固化时间2.5min,65℃,30天CD试验14.7mm。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

环氧粉末涂料固化动力学DSC研究张叶红、潘向东(杜邦华佳化工有限公司)摘要:采用不同升温速率对某环氧粉末涂料在动态升温过程中的固化动力学进行了研究,采用Kissinger方程和Crane方程对固化动力学方程参数中的活化能E、指前因子A、反应级数n进行了计算,并用Oazwa法对活化能E进行了验证,计算结果表明此环氧粉末涂料固化反应符合n 阶固化动力学固化模型。

并验证了此方程能够较为真实地反映实际固化反应过程,可为固化工艺的确定提供理论的依据。

关键词: 环氧粉末涂料;DSC差示扫描量热法;固化反应动力学0前言环氧粉末涂料是广泛使用的热固性粉末涂料,具有优异的粘结性能、电绝缘性能和防腐性能。

被大量应用于电气、防腐管道、桥梁等高科技领域。

基于它的各项优异的性能,对环氧粉末涂料进行固化动力学分析,有助于更好地研究其固化条件及固化行为,通过测定固化过程中的热效应,建立固化动力学模型,在理论上预测固化反应的进程,以减少优化固化工艺所需的实验量。

1.实验部分1. 1 原材料环氧树脂,国都某牌号环氧树脂。

固化剂,进口固化剂。

1. 2 分析仪器美国TA Q200差示扫描量热仪。

1. 3 试样制备粉末用量10 ±1mg,放置于标准铝坩埚内,密封。

1. 4 试验方法①升温速率采用5℃/min,10℃/min,15℃/min,20℃/min,25℃/min,30℃/min对树脂体系进行动态变温扫描。

②采用从25℃升温至80℃,快速冷却至25℃;再从25℃升温至280℃加热温度控制程序。

③测试在氮气气氛中进行,氮气流量为50ml/min。

2 结果与讨论2. 1 固化工艺温度预测实验中对样品采用不同的升温速率扫描,结果如图1所示。

测得的放热峰特征温度(即起始温度T i、峰顶温度T p、终止温度T f)分别列于表1中。

图1.环氧粉末不同升温速率固化过程DSC曲线表1. 不同升温速率固化反应防热峰特征温度升温速率β (K/min) 起始温度T i (K) 峰顶温度T p (K) 终止温度T f (K)5 367.81 417.76 444.3810 383.23 433.28 457.8415 392.16 442.70 467.6720 397.79 448.68 473.9225 404.56 453.65 479.6330 409.09 457.93 484.17由图1和表1可以看出,固化反应中的特征温度(起始温度T i、峰顶温度T p、终止温度T f)与升温速率有密切的关系。

放热峰特征温度随升温速率呈线性关系,随着升温速率的提高,体系的固化起始温度和峰顶温度均增加,向高温处移动,固化温度范围变宽,这是因为升温速率增加,使dH/dt增大,即单位时间产生的热效应增加,但体系吸收能量时间较短,即反应的滞后较多,因此放热峰特征温度会相应提高,固化反应放热峰相应地向高温移动[1]。

曲线放热峰特征温度随升温速率的不同有明显的差异。

固化反应一般在恒温条件下进行,为了消除这种影响,固化工艺温度的确定常采用T - β外推法,即通过各特征温度T与升温速率β拟合直线外推到β=0时纵坐标轴上的各点数值, 可分别近似得到: T i =91.71℃、T p = 142.41℃、T f = 167.75℃。

三者可近似认为是环氧粉末涂料凝胶温度、固化温度和后处理温度。

数据处理如图2所示。

2. 2 固化动力学参数计算表观活化能E、指前因子A、反应级数n,是反应固化动力学最重要的参数,通过一些列方法最终求得上述三因子(E、A、n),确定固化动力学方程,通过方程对固化过程进行预测,这也是进行固化动力学分析的最主要目的。

表观活化能E是衡量固化体系固化反应活性大小的重要参数,它的大小决定了固化反应进行的难易程度,固化体系只有获得大于表观活化能的能量,固化反应方可进行;指前因子A就是表示活化分子有效碰撞总次数的因数,频率因子值越大,说明活化分子间的有碰撞次数越多,反应越容易进行,反应程度也越剧烈,反应速度也越快[2];反应级数n是反应复杂与否的宏观表征,是由反应过程中各个化学反应的类型及各反应间相互的影响所决定的,通过固化反应级数可以粗略地估计固化反应的机理[3]。

实验数据处理如表2所示。

表2. 实验数据表升温速率β(K/min)峰顶温度T p (K) )ln(2pTβ310⨯pT1βln logβ5 417.78 -10.460 2.394 1.609 0.699 10 433.3 -9.840 2.308 2.303 1.000 15 442.72 -9.478 2.259 2.708 1.176 20 448.7 -9.217 2.229 2.996 1.30125 453.67 -9.016 2.204 3.219 1.398 30 457.95 -8.852 2.184 3.401 1.477①求活化能EKissinger 是目前最常用的方法[4],假设环氧树脂固化符合n 阶固化动力学模型,即n )-(1)(αα=f , 固化动力学方程:)1)(exp(αα--⋅=RTEA dt d (1) 式中:dtd α—— 反应速率; α —— 固化转化率; E —— 反应活化能; T —— 开尔文温度; A —— 反应频率因子;R —— 普适气体常数; n —— 反应级数。

Kissinger 法表达式表示为:ppT R E E AR T 1)ln()ln(2-=β(2)由)ln(2pT β对pT 1作图,经直线拟合求得斜率K 1=7673.5,如图3所示。

由直线斜率K 1求得E=63.797kJ•mol -1。

图3. )ln(2pT β—pT 1的线性拟合 -11-10.5-10-9.5-9-8.5-82.152.2 2.252.32.35 2.4 2.45y = -7.6735x + 7.8864R = 0.9994②反应级数n得到活化能E 后,反应级数n 的确定采用Crane 公式[5],即:310⨯pT 1)2()/1()(ln p p T nRET d d +-=β (3)式中nRE远大于2T p ,可忽略不计。

做不同升温速率的βln 对p T /1线性拟合,得到曲线的斜率K 2,K 1/ K 2即为反应级数n ,如图4所示。

最终计算K 2=8547.7,n=0.8977图4.βln —p T /1的线性拟合0.511.522.533.542.152.22.252.3 2.35 2.4y = -8.5477x + 22.048R = 0.9994③指前因子A指前因子A 可由Kissinger 法近似公式求得:2)exp(p PRT RT E E A β≈-(4)带入E 值最终求得平均A 值为2.04×107min -1。

④Ozawa 法验证上文中对环氧粉末固化动力学的假设,可采用另外一种求动力学“三因子”的方法,即Ozawa 法[4]。

与其它方法相比,其优点在于它避免了因反应机理函数的假设不同而带来的实验误差,因此可以用来检验用其它方法求出的活化能值。

Ozawa 法公式可以表示为:RT E RG AE 4567.0315.2)(log βlog --⎪⎭⎫ ⎝⎛=α (5)由于不同β下各热谱峰顶温度T p 处各α值近似相等,因此可用βlog ~p T /1成线性关系来确定E 值,如图5所示。

通过线性拟合的直线方程计算得E=67.578kJ•mol -1,这和Kissinger 法(E=63.797kJ•mol -1)的计算结果相近,说明假设的环氧粉末固化n 阶反应模型是成立的。

310⨯pT 1图5.βlog ~T /1的线性拟合求得的动力学参数列于表3表3. 动力学参数表观活化能E (kJ•mol -1) 反应级数n 指前因子A (min -1)63.797 0.8977 2.04×107固化动力学方程为:(6) 从上面固化反应速率动力学表达式中可以得出: ①. 表观活化能E=63.797kJ•mol -1较小,反应易于进行。

②. 反应级数n=0.8977非整数,说明本环氧树脂粉末固化反应是一个复杂反应过程。

③. 固化反应速率随着温度的升高而增大;随着固化度的提高即固化时间的延长,固化反应速率降低,可以解释为固化体系反应物的相对浓度降低。

固化温度和固化时间2个因素相互竞争并共同影响着固化反应速率。

2.2 固化动力学方程的应用 2.2.1 固化度数学模型固化度(或转化率)α,可以宏观反应固化反应进行的程度,从而决定固化涂膜的性能。

利用上述固化动力学方程得到固化度的数学模型[6],也是表征固化度的方法之一。

通过对上述求得的公式6进行积分,就得到此环氧粉末涂料固化反应固化度的动力学模型,即:(7)βlog pT公式(7)反应了固化度α与固化温度T、固化时间t的关系,通过此公式可以得到此环氧粉末任一温度T下,固化度α和固化时间t的关系,从而对实际固化反应过程进行预测。

表3是不同温度下的“固化度—时间”数据,根据表3拟合的“等温固化度—时间”曲线如图6所示。

从图中可以看出,要达到相同固化度时可采用延长低温下的反应时间和提高反应温度两种途径。

表3. 固化度—时间数据表固化度转化率α%反应时间 s固化温度180 ℃固化温度200 ℃固化温度230 ℃0 0 0 030 23 11 450 44 22 870 75 37 1480 98 48 1885 114 56 2190 136 67 2595 171 83 3298 214 105 4099 244 119 4599.9 329 160 61100 650 317 1212.2.3 验证对于此环氧粉末,实际中要求固化度α>99%,如果固化温度设定为230℃,达到此固化度的理论时间至少在45s以上。

实际操作中考虑到工件底材、形状、厚度、传热性能以及烘箱、烘道的设定温度与实际炉温差异性等因素。

另外,考虑到适当的增加固化时间,可提高涂膜的的一些性能,但不能过长,否则会造成涂膜老化,性能变差以及不必要的热损耗。

综合考虑之下,设定固化工艺为230℃/90s。

按照此工艺制得涂膜,对其固化度进行验证,结果见表4。

表4. 验证对比结果固化工艺230℃/90s实际结果预测结果固化度α%99.945% 99.998%实际结果与理论预测基本吻合,表明动态试验得到的固化反应动力学方程能够较为真实的反映体系实际固化反应过程,能为固化工艺的确定提供有力的依据。

3 结论3. 1此环氧粉末动态试验得到的固化反应动力学方程为:3. 2此环氧粉末固化反应级数n为0.8977,表明固化反应是复杂反应。

3. 3应用结果表明,动态试验得到的固化反应动力学方程能反映体系实际固化反应过程。

相关文档
最新文档