[动力学,树脂,行为]含硅芳炔树脂热裂解行为及动力学探究

合集下载

耐高温树脂的固化动力学分析及其力学性能

耐高温树脂的固化动力学分析及其力学性能
2 实验部分
2. 1 原料 实验原料有改性环氧树脂, 环氧值 0. 86~ 0. 91;
酸酐类固化剂; 促进剂, 自制复配促进剂; 脱模剂[9] , 自制; T 700 碳纤维。 2. 2 实验方法
采用差热扫描分析仪( DSC) 测试其固化反应特 点, 扫描 速 度分 别 为 5 min、10 min、15 min、 20 min。
d ( In ) d(1 T)
=
-
E nR
( 5)
对 In ~ ( 1 T p ) 曲线进行线性回归, 反应级数 n
= 0. 93。
3. 1. 3 固化反应动力学方程
根据质量作用定律方程:
d dt
=
k( 1-
)n
( 6)
k 可由 Arrhennius 公式求出, 即:
k= Ae- E RT
( 7)
A=
对树脂固化物进行 DSC 扫描, 测试树脂固化物 的玻璃化转变温度。
采用 T700 碳纤维缠绕单向板的纤维体积含量 为46. 12% ; 按 GB3354 82、GB T 1449 2005、GB33562005 测试其拉伸、弯曲、层剪性能。
3 结果与讨论
3. 1 树脂体系的动力学参数计算
根据热力学第二定律可得:
( 4)
式中: ∀ ∀ ∀ 等速升温速率( K min) ; Tp ∀ ∀ ∀ 峰顶温度( K) ;
n ∀ ∀ ∀ 固化反应级数;
R ∀ ∀ ∀ 理想气体常数( kJ mol) ;
E ∀ ∀ ∀ 表观活化能( kJ mol) 。 当 E nR 2T p 时, 可 将 2T p 省略, 因而 得到下
式:
( Harbin FRP Institute, Harbin 150036) ABSTRACT The curing kinetics of heat resistant epoxy resin is studied in this article, and relevant kinetic parameters, such as

沥青质热裂解、临氢热裂解和临氢催化裂解反应动力学

沥青质热裂解、临氢热裂解和临氢催化裂解反应动力学

沥青质热裂解、临氢热裂解和临氢催化裂解反应动力学赵迎宪;危凤;李达【摘要】实验考察了1种正戊烷不溶解的沥青质在703 K下的热裂解、临氢热裂解和由NiMo/γ-Al2 O3催化的临氢裂解反应.3种沥青质转化反应都能较好地吻合二级反应动力学,得到的表观速率常数分别为1.704×10-2、2.435×10-2和9.360×10-2.建立三集总动力学模型,用于求解沥青质裂解转化生成液体油反应速率常数(k1)和与之平行的生成焦炭十气体反应速率常数(k3),以及由液体产物继续转化生成焦炭十气体的反应速率常数(k2).对沥青质热裂解、临氢热裂解和临氢催化裂解反应,速率常数k1分别为1.697×10-2、2.430×10-2和9.355×10-2,k2分别为3.605×10-2、2.426×10-2和6.347×10-3,k3分别为6.934×10-5、5.416×10-5和4.803×10-5.%A pentane-insoluble asphaltene was processed by thermal cracking, thermal hydrocracking and catalytic hydrocracking over NiMo/γ-Al2O3 in a microbatch reactor at 703 K, respectively. The experimental data of asphaltene conversion fit the second-order kinetics adequately, to give the apparent rate constants of 1. 704X 10-2, 2. 435 X 10-2 and 9. 360 X 10-2 for the three cracking processes, respectively. A three-lump kinetic model was proposed and solved to evaluate the rate constants of parallel reactions of asphaltenes to liquid oil (k11) and gas+coke (k3), and of consecutive reaction from liquid to gas + coke (k2). The evaluated k1 was 1.697X10-2, 2. 430 X10-2 and 9. 355 X 10-2, k2 was 3. 605 X 10-2, 2. 426 X 10-2 and6. 347 X 10-3, and k3 was 6.934X10-5, 5. 416X10-5 and 4. 803X10-5 for asphaltene thermal cracking, thermal hydrocracking and catalytic hydrocracking, respectively.【期刊名称】《石油学报(石油加工)》【年(卷),期】2011(027)005【总页数】7页(P753-759)【关键词】沥青质;热裂解;临氢热裂解;临氢催化裂解;动力学【作者】赵迎宪;危凤;李达【作者单位】浙江大学宁波理工学院,浙江宁波315100;浙江大学宁波理工学院,浙江宁波315100;浙江大学宁波理工学院,浙江宁波315100【正文语种】中文【中图分类】TQ013.2;O643.12世界各国对燃油的需求日益增加,而轻质原油资源却日趋减少。

单环苯并恶嗪树脂热解的ReaxFF反应动力学模拟毕业论文

单环苯并恶嗪树脂热解的ReaxFF反应动力学模拟毕业论文

单环苯并噁嗪树脂热解的ReaxFF反应动力学模拟Thermal Decomposition of Onocyclic Benzoxazine Resin from Reactive Dynamics Using the ReaxFF Reactive ForceField毕业论文(设计)原创性声明本人所呈交的毕业论文(设计)是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文(设计)不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。

对本论文(设计)的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明并表示谢意。

作者签名:日期:毕业论文(设计)授权使用说明本论文(设计)作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文(设计)的规定,学校有权保留论文(设计)并向相关部门送交论文(设计)的电子版和纸质版。

有权将论文(设计)用于非赢利目的的少量复制并允许论文(设计)进入学校图书馆被查阅。

学校可以公布论文(设计)的全部或部分内容。

保密的论文(设计)在解密后适用本规定。

作者签名:指导教师签名:日期:日期:注意事项1.设计(论文)的内容包括:1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)2.论文字数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括:任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。

4.文字、图表要求:1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印4)图表应绘制于无格子的页面上5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档5.装订顺序1)设计(论文)2)附件:按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订3)其它目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)第一章绪论 (2)1.1 苯并噁嗪树脂概述 (2)1.1.1 苯并噁嗪树脂来源和特点 (2)1.1.2 苯并噁嗪树脂的发展概况 (2)1.1.3 苯并噁嗪的研究趋势 (3)1.1.4 苯并噁嗪的应用 (3)1.1.5 苯并噁嗪的固化机理 (5)1.1.6 苯并噁嗪树脂的残炭率研究 (5)1.2 基于键级的反应力场的开发 (6)1.3 ReaxFF反应动力学模拟简介 (6)1.4 ReaxFF反应力场的势能函数表达 (7)1.5 ReaxFF反应力场的开发过程 (7)1.6 本课题的研究内容及选题目的意义 (8)第2章苯并噁嗪树脂高温热解过程的ReaxFF-MD方法研究 (9)2.1 构建模型 (9)2.2.1构建模型需遵循的原则 (9)2.2.2构建方法 (9)2.2 热解过程的ReaxFF分子动力学模拟 (10)2.2.1 模拟过程遵循的原则 (10)2.2.2 模拟方法 (11)第3章结果与讨论 (12)3.1 引发反应 (12)3.2 温度的影响 (13)3.3 H2O和H2的生成机理 (18)3.3.1 H2O的生成机理 (18)3.3.2 H2的生成机理 (20)3.4 碳团簇 (21)3.5 苯并噁嗪树脂的残炭率 (24)结论 (26)致谢…………………………………………………………………………………………….错误!未定义书签。

绝热体系物质分解动力学及热爆炸参数计算方法

绝热体系物质分解动力学及热爆炸参数计算方法

而,实验条件和结果的不确定性会给实验验证带来一定的难度。
02
复杂反应过程的模拟
物质分解动力学和热爆炸涉及复杂的化学反应过程,如何准确模拟这些
过程是一个挑战。需要发展更有效的反应动力学模型和计算方法。
03
高温高压条件的模拟
物质分解和热爆炸通常发生在高温高压条件下,如何模拟这些极端条件
下的物理和化学过程也是一个挑战。需要发展新的理论和实验方法来模
加强国际合作
国际合作可以促进学术交流和共享资源,有助于推动物质分解动力学和热爆炸领域的发展 。可以通过组织国际会议、共同发表论文等方式加强国际合作。
THANKS
感谢观看
热爆炸的数学模型
热爆炸的数学描述
热爆炸现象可以用数学模型进行描述,通常采用热力学、流体力学和化学动力学等理论进行建模和分 析。
热爆炸的数学模型建立
根据物质分解动力学、能量传递和转化规律,结合实验数据和现象,建立热爆炸的数学模型,以预测 和预防热爆炸的发生。
热爆炸的物理模型
热爆炸的物理过程
热爆炸的物理过程包括燃烧反应、热量传递 、压力增长和冲击波形成等多个环节。
02
03
有限差分法
边界元法
通过将连续的时间和空间离散化 ,用差分方程近似描述物理系统 的演化过程。
通过将边界条件应用于求解域的 边界,减少求解域的大小,提高 计算效率。
理论分析方法
热力学分析
根据热力学原理,分析系统的热力学性质,如温度、 压力、体积等,从而得到系统的状态方程和热力学参 数。
化学动力学分析
拟这些过程。
研究建议
加强实验研究
为了更好地理解和掌握物质分解动力学和热爆炸的规律,需要加强实验研究。通过实验研 究,可以发现新的现象和规律,验证和改进计算模型。

第4章 共聚硅氧烷微球阻燃聚碳酸酯的热降解动力学

第4章 共聚硅氧烷微球阻燃聚碳酸酯的热降解动力学

第4章共聚硅氧烷微球阻燃聚碳酸酯的热降解动力学聚碳酸酯(PC)是一种通用工程塑料,具有优异的力学、电气及耐热性能,在五大通用工程塑料中使用增长速度最快,近年来用量也已超过尼龙跃居首位,其制品在电子、电器、机械、汽车、纺织、轻工等行业都有广泛的应用[1-2]。

PC主链上含有苯环,燃烧时可缩合成芳香型炭,成炭率较高,氧指数(LOI)在26.0左右,阻燃性能要优于一般塑料,但是在某些阻燃要求高的场合仍需要对其进一步阻燃改性[3-4]。

有机硅系阻燃剂是一种新型高效、低毒、防熔滴、环境友好的无卤阻燃剂。

研究表明当添加有机硅阻燃剂时,不但可以提高聚合物的阻燃性能,不损害塑料的力学和电气性能,同时还可以改善PC的加工性能[5-6]。

另外当有机硅阻燃剂与磺酸盐、无机物等阻燃剂复配添加时,也体现出了极佳的协同阻燃PC的使用效果[7-9]。

有机硅阻燃剂的性能已得到人们的认可,并在实际生产中得到初步应用,但其阻燃聚碳酸酯的过程和机理尚不明朗,仍处于探索中[10]。

由于聚合物的阻燃性能与热降解行为关系极为密切,因此对阻燃体系进行热降解动力学研究可以帮助我们更好地了解塑料的分解过程,进而阐明阻燃剂的阻燃途径和作用机理。

目前测定反应动力学参数的方法主要有热重法(TGA)、差示扫描量热法(DSC)和差热分析法(DTA)3种,其中热重法中又可以分为定温法、非定温法和高解析法3类。

为了研究材料的老化机理,测定不同老化状态下该材料的活化能E、指前因子A和反应级数n 等热降解反应动力学参数是非常必要的,其中最重要的参数是活化能。

本文采用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa两种方法结合TGA曲线,从降解活化能E入手对添加聚甲基苯基硅氧烷(PMPSQ)PC的阻燃行为进行了热降解动力学研究,对PMPSQ 的阻燃机理进行了探讨,发现PMPSQ阻燃剂可以有效降低PC的降解活化能,促进PC 的热降解过程,并且在降解后期形成更为稳定的炭层,从而阻止PC进一步降解的发生,最终起到阻燃效果。

【国家自然科学基金】_kissinger法_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140730

【国家自然科学基金】_kissinger法_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140730

科研热词 物理化学 麦草 非等温 自加速分解温度 绝热至爆时间 环氧塑料 热重分析 热爆炸临界温度 热安全性 热分解特性 撞击热点起爆临界温度 撞击感度特性落高 复合乳化剂 固化反应动力学 双马来酰亚胺 动力学计算 动力学参数 动力学 乳化炸药 van't hoff公式 tnaz kooij公式 keto-rdx dsc
科研热词 动力学 自加速分解温度 绝热至爆时间 物理化学 热安全性 热分解 热分析 晶化激活能 晶体结构 动力学方程 高炉渣 非等温结晶 非液相配位反应 非晶软磁合金 非晶态 镍(ⅱ)配合物 铝粉 铝热反应 铁酸镁 表面镀覆 聚甲醛 聚丙烯腈纤维 结晶动力学 稳定化 碳酰肼 硫酸铜 真空铜模吸铸法 环氧树脂 环化反应 热爆炸概率 热爆炸临界环境温度 热爆炸临界温度 热点火温度 热塑性聚氨酯弹性体 激活能 析晶(晶化)反应 机理 晶化行为 晶化动力学 晶化 微纳米复合材料 差示扫描量热法 差热分析 差式扫描量热法 安全度 大块非晶 塑料黏结炸药 固相合成 固化剂 反应动力学 双环笼状倍半硅氧烷 制备
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物热降解反应动力学

丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物热降解反应动力学

丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物热降解反应动力学丙烯腈、丁二烯和苯乙烯是三种常见的聚合物单体,它们可以通过共聚反应合成共聚物。

而共聚物的热降解反应动力学是研究其在高温环境下降解行为的重要内容。

本文将以丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚物的热降解反应动力学作为研究对象,探讨其反应过程和机制。

首先,我们需要了解丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚物的结构和性质。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物是一种由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯单体按一定比例聚合而成的高分子化合物。

由于单体的不同,共聚物的结构也会有所不同。

丙烯腈是一种具有双键和腈基的单体,丁二烯是一种具有两个双键的单体,苯乙烯则是一种具有苯环和乙烯基的单体。

共聚物的热降解反应动力学研究主要包括反应速率常数、活化能、反应机理等方面。

通过实验方法可以测得不同条件下共聚物的热降解反应速率常数,而通过计算和模拟可以得到活化能等反应动力学参数。

热降解反应动力学的研究可以通过热失重分析(TGA)等实验手段来进行。

TGA是一种通过加热样品并测量其质量损失来研究样品降解行为的技术。

在TGA实验中,可以通过控制升温速率和加热时间来模拟不同条件下的热降解过程。

通过记录样品的质量变化,可以得到样品的热降解曲线,从而分析其降解行为。

在研究丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚物的热降解动力学时,需要考虑以下几个因素。

首先是反应温度和时间对降解过程的影响。

研究表明,共聚物的热降解速率随着温度的升高而增加,而在相同温度下,热降解速率随着时间的增加而减小。

其次是共聚物的结构和分子量对热降解动力学的影响。

共聚物的结构和分子量会影响其热稳定性和降解路径,从而对热降解反应动力学产生影响。

最后是共聚物的降解产物对反应动力学的影响。

降解产物的生成会改变反应的速率常数和活化能,从而对反应动力学产生影响。

在丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚物的热降解反应动力学研究中,有一些已知的结果。

例如,研究发现,丙烯腈、丁二烯和苯乙烯共聚物的热降解过程一般是多步骤反应,包括链端脱氢、链骨架断裂和碳氢键的断裂等过程。

酚醛树脂固化动力学研究

酚醛树脂固化动力学研究

【收稿日期】2006-06-02;【修回日期】2006-07-30【作者简介】季庆娟(1981—),女,上海市人,研究生,研究方向:热固性酚醛树脂模塑料。

酚醛树脂固化动力学研究季庆娟,刘胜平(华东理工大学石油化工学院,上海201512)摘 要:采用DSC 方法探讨了酚醛物质的量比(F/P )为113、115、118的酚醛树脂的固化反应过程。

在50~300℃温度范围内以不同升温速率(5、10、15、20℃/min )进行动态固化行为分析。

运用Kissinger 和Ozawa 法进行了动力学研究,得到其固化反应活化能。

结果表明:两种方法计算得到活化能的大小顺序是一致的。

高物质的量比酚醛树脂在固化过程中具有的活化能比低物质的量比酚醛树脂的要低,这就意味着高物质的量比酚醛树脂固化时需要较少热量。

因此,酚醛树脂的F/P 物质的量比越高,固化反应的活化能就越低。

随升温速率提高,该种树脂的起始固化温度T i,峰顶固化温度T p,终了固化温度T f 都有提高,同时固化时间t c 缩短。

关键词:酚醛树脂;固化行为;DSC;固化动力学中图分类号:TQ32311 文献标识码:A 文章编号:1002-7432(2006)05-0010-03Studyoncurin gkineticsforphenolicresinsJIQin g-juan,LIUSheng-pin g(East China Universit y of Science and Technolo gy ,Shan ghai 201512,China )Abstract:Differentialscannin gcalorimetr y (DSC )wasusedtostud ythecurin gbehaviorof phenolicresinswithdifferentformaldeh yde/phenol,e g.F/Pwas113,115,118res pectively.Thekeneticanal ysiswas per 2formedb ymeansofKissin ger,2ln (β/T p 2)=-ln (AR/E a )+(1/T p )(E a/R ),andOzawamethod,lnβ=ln A-E /R T p,atheatingratesof5,10,15and20℃/minbetween50~300℃.DSCanal ysisshowedthatthese qenceofactivationener gycolculatedb yKissin gerwasconsistentwiththatb yOzawaandtheresinswith highmolarratioofF/Pexhibitedaloweractivationener gythantheresinswithlowmolarratioofF/Pinthecurin g process,thatwaslessheatwasneededtocurethehi ghmolarratioF/Presins.Withincreasingheatin gratetheinitialcuringtem perafure T i ,peakcurin gtem perature T p andfinalcurin gtem perature T f wereallin 2creasedbutthecuringtime t c wasshorter.Ke ywords:phenolicresins;curin gbehavior;DSC;curingkinetics0 引 言随着酚醛塑料需求量的增加以及新型分析技术的应用,人们对酚醛树脂固化反应关注越来越多,特别是从动力学及反应机理这一角度进行研究分析。

  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)。

含硅芳炔树脂热裂解行为及动力学探究
1 前言
含硅芳炔树脂作为一种新型的耐高温、耐烧蚀、易加工、性能优异的有机无机杂化材料, 近些年已逐步应用于航空航天领域。

聚合物受热降解是影响材料热稳定性的主要因素, 对聚合物热降解过程的动力学研究有助于为深入研究热降解反应机理并进一步优化改性聚合物结构, 为提高耐热性能提供理论指导。

根据热失重(TGA)研究热裂解动力学的方法有多种, 如Friedman法、Kissinger法、Ozawa法、Chang法和McCarty-Green方法等, 其中最常用的方法是Kissinger法和Ozawa法。

本文采用Kissinger法和Ozawa法对含硅芳炔树脂(PSA-R)热裂解反应动力学进行研究。

热裂解-气相色谱-质谱(Py-GC-MS)联用技术是一种分析聚合物热分解产物的有效手段, 可为研究聚合物的结构及热分解机理等方面提供丰富的信息。

本文采用热裂解-气相色谱-质谱联用仪, 分析含硅芳炔树脂(PSA-R)的热分解行为, 初步探究其热分解机理。

2 实验部分
实验原料
含硅芳炔树脂PSA-R为本课题组合成的适用于RTM成型工艺的树脂, 它是以二氯硅烷、二乙炔基苯为主要原料合成的, 分子量为1200(1 HNMR方法), 室温下为红褐色粘稠液体。

实验方法和仪器
含硅芳炔树脂固化物的热失重分析(TGA)采用瑞士的METTLERTGA/SDTA851 热失重分析仪进行, N2 气氛, 流量为15ml/min, 升温速率分别为10℃ /min、20℃/min、40℃ /min, 温度范围为室温到1000℃。

含硅芳炔树脂固化物热裂解气相产物用热裂解-气相-质谱联用技术分析, 热裂解色谱INFICONTranspector2, 载气为氦气, 流量为50ml/min, 升温速率为10℃/min, 样品质量70mg左右。

热裂解残留物结构用Raman光谱和XRD进行分析。

拉曼光谱仪为inVia+Reflex, 采用785nm激光器, 测试范围100 ~4000cm-1 。

XRD光谱仪为D/MAX2550 VB/PC, 测试精度: 0.022范围:0~ 80。

3 结果与讨论
3.1 含硅芳炔树脂固化物及热裂解
含硅芳炔树脂PSA-R是由二氯硅烷与二乙炔基苯单体缩合聚合制备的主链含有硅元素的芳基多炔结构的树脂.
含硅芳炔树脂在加热情况下, 可通过Diels-Alder反应、环三聚反应和硅氢加成反应等
交联固化, 形成含有稠芳环和共轭烯的高度交联结构, 因此, 具有优异的耐热性能。

含硅芳炔树脂固化物在高温下的热裂解包括如下过程, 树脂固化物受热、侧基断裂、共轭烯结构的分解、交联结构脱氢炭化以及无机硅元素的陶瓷化等
3.2 含硅芳炔树脂固化物热裂解动力学研究
3.2.1 热裂解动力学模型分析
含硅芳炔树脂固化物的热裂解过程复杂, 包括一系列的基元反应, 如Si-CH3 、Si-H等的断裂、共轭多烯结构的降解等, 反应机理到现在依然没有研究清楚。

表述热裂解动力学模型的方法从本质上可以分为唯象模型(宏观水平)和力学模型(微观水平)两种, 其中唯象模型是半经验模型, 不涉及化学反应机理, 被广泛采用。

3.2.2 含硅芳炔树脂固化物热裂解实验结果分析
含硅芳炔树脂固化物在升温速率分别为10℃/min、20℃/min、40℃/min时的TGA曲线。

3.3 含硅芳炔树脂固化物热裂解气体产物分析
用热裂解-气相色谱-质谱联用的方法对含硅芳炔树脂(PSA-R)固化物的热裂解产物进行分析。

通过与每种物质质谱标准谱图的比对分析, 了解裂解气体产物, 结果显示在热裂解过程中, 可能有以下几种气体放出, H2 (mass2), CH4 (mass16),H2 O(mass18), C2 H4 (mass28), C2 H6(mass30)。

树脂在固化交联过程中, 主要发生Ph-CC和CC间的Diel-Alder 反应和环三聚反应, 形成芳环及稠芳环结构, 同时CC间的加成反应还会形成共轭烯结构。

在受热条件下, 随着温度升高,不同的固化结构发生不同的热裂解反应。

当升温至450℃时, 分子链上的侧甲基首先开始断裂脱落, 以甲烷气体放出。

当温度高于500℃, 固化产物中的共轭烯结构发生断链分解, 同时放出乙烯及乙烷气体。

当温度高于600℃时, 芳环及稠芳环等耐热结构逐渐发生脱氢碳化反应, 这一过程在700℃左右达到峰值, 并伴有H2 放出, 同时部分H2 与辅助基质-O2 结合形成H2O, 900℃以上热裂解基本结束。

3.4含硅芳炔树脂固化物热裂解残留物结构分析
3.4.1 拉曼光谱分析(Ramanspectrum)
PSA-R树脂固化物热裂解残留物的拉曼光谱。

树脂PSA-R高温热解产物的拉曼光谱出现两个强的吸收峰, 在1344cm-1处是无规结构的碳(D-mode), 在1590cm-1处为石墨结构的碳(G-mode), 这两个峰的面积比R(R=ID /IG)表征热裂解残留物的石墨化程度, 含硅芳炔树脂烧结物的石墨化程度R=1.84。

另外热解残留物中还含有SiC, SiO2 晶体存在, 但由于结构中Si元素含量较少, 而拉曼光谱对SiC, SiO2 的响应强度相对碳弱的多, 所以在拉曼光谱中SiC、SiO2 的吸收峰非常弱。

3.4.2 X射线衍射分析(XRD)
含硅芳炔树脂PSA-R热裂解残留物的XRD图谱, 谱图显示PSA-R树脂热裂解残留物在2=35.5, 2=59.9和2=71.6, 2=21.8, 2=43.1处有比较尖锐的峰出现, 说明烧结产物中有晶体生成。

4 结论
用热重分析法和热裂解-气相-质谱法研究了含硅芳炔树脂热降解过程。

用多升温速率热重分析法研究含硅芳炔树脂(PSA-R)的热裂解反应动力学,采用Kissinger和Ozawa法计算出表观反应活化能(E)分别为149kJ/mol和153kJ/mol, 并建立动力学模型, 动力学模拟结果与实验值吻合较好。

用热裂解-气相色谱-质谱分析, 在高温裂解过程中, 当温度为450℃, 侧甲基开始脱落, 有甲烷气体生成, 继续升温到500 ~600℃, 结构中的共轭双键开始断裂,形成乙烯及乙烷气体, 温度高于600 ~ 900℃时, 芳环及稠芳环等交联结构发生脱氢碳化, 并在700℃时达到最大降解速率, 同时放出氢气。

拉曼光谱及XRD分析显示含硅芳炔树脂热裂解残留物主要由无定型碳、石墨和SiC组成的陶瓷化结构。

相关文档
最新文档