Introducere
Rășinile fenolformaldehidice sunt termorezistente obținute prin policondensarea formaldehidei cu fenol sau fenol substituit. Acestea sunt primele rășini sintetice care au fost dezvoltate. Cea mai faimoasă rășină fenol-formaldehidă, cunoscută mai ales sub numele de bachelită, și-a primit numele de la Leo Baekeland, care a produs-o comercial.
Condiții de testare
Vindecarea unei rășini fenolformaldehidice a fost măsurată cu DSC 214 Polyma folosind creuzete de înaltă presiune. Vindecarea PF este o reacție de policondensare care este legată de o pierdere de apă. Într-un creuzet deschis, evaporarea apei ar provoca un efect EndotermiceO tranziție de probă sau o reacție este endotermă dacă este nevoie de căldură pentru conversie.endotermic în curba DSC care se suprapune reacției exotermice de întărire.
Trei probe de aproximativ 20 mg fiecare au fost preparate și măsurate la 2, 3 și 5 K/min de la temperatura camerei la 260°C.
Rezultatele testelor
Etapa EndotermiceO tranziție de probă sau o reacție este endotermă dacă este nevoie de căldură pentru conversie.endotermică detectată în cele trei curbe de încălzire DSC provine din tranziția vitroasă a polimerului nevindicat. După cum era de așteptat, aceasta se deplasează la temperaturi mai ridicate pe măsură ce viteza de încălzire crește (punctul central la 58°C și 61°C pentru măsurătorile la 2 K/min și, respectiv, 5 K/min). Acesta se suprapune cu un vârf de RelaxareAtunci când se aplică o deformație constantă unui compus din cauciuc, forța necesară pentru a menține acea deformație nu este constantă, ci scade în timp; acest comportament este cunoscut sub numele de relaxare a tensiunii. Procesul responsabil pentru relaxarea tensiunilor poate fi fizic sau chimic și, în condiții normale, ambele se vor produce în același timp. relaxare care provine din eliberarea stresului mecanic din interiorul probei. Picul dublu ExotermicO tranziție de probă sau o reacție este exotermă dacă generează căldură.exotermic între 100°C și 250°C se datorează întăririi rășinii. Toate cele trei curbe au în plus un umăr la temperaturi cuprinse între 151°C (la 2 K/min) și 163°C (la 5 K/min). Reacția de întărire este suprapusă cu un vârf EndotermiceO tranziție de probă sau o reacție este endotermă dacă este nevoie de căldură pentru conversie.endotermic small detectat la 112°C (2 și 3 K/min) și 114°C (5 K/min), care provine cel mai probabil din topirea unui aditiv.
Aceste trei curbe au fost utilizate pentru a determina cinetica reacției de întărire prin intermediul NETZSCH Advanced Software Thermokinetics. Datorită structurii complexe a vârfurilor, se presupune că întărirea este o reacție în trei etape. Picul de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire a fost, de asemenea, luat în considerare pentru modelul cinetic cu o reacție independentă, într-o singură etapă.
Rezultatul este prezentat în figura 2. Cel mai bun model pentru reacția de întărire este unul în trei etape, în care fiecare etapă este de tipul ordinului al n-lea cu autocataliză. În plus, efectul de Temperaturile și entalpiile de topireEntalpia de fuziune a unei substanțe, cunoscută și sub denumirea de căldură latentă, este o măsură a aportului de energie, de obicei căldură, care este necesară pentru a transforma o substanță din stare solidă în stare lichidă. Punctul de topire al unei substanțe este temperatura la care aceasta își schimbă starea din solid (cristalin) în lichid (topitură izotropică). topire este luat în considerare prin intermediul unei reacții în un singur pas de ordinul al doilea. Cu un coeficient de corelație de peste 0,99, curbele calculate de modelul cinetic (linii continue) sunt în bună concordanță cu cele măsurate (linii punctate), ceea ce confirmă ipoteza inițială.
Modelul cinetic poate fi utilizat acum pentru a prezice viteza de reacție pentru un program de temperatură specificat. Ca exemplu, figura 3 prezintă curbele produsului final determinate de aria parțială în funcție de timp pentru diferite temperaturi între 90°C și 250°C. De asemenea, este posibilă prezicerea procentului de produs final în timpul oricărui program de temperatură definit de utilizator, după cum se arată în figura 4.
Concluzie
Au fost utilizate creuzete de înaltă presiune cu DSC 214 Polyma pentru a studia reacția de întărire a unei rășini fenolformaldehidice. Trei măsurători la diferite viteze de încălzire permit determinarea cineticii reacției cu ajutorul software-ului Thermokinetics. Modelul cinetic poate fi apoi utilizat pentru a face predicții cu privire la comportamentul sistemului în condiții de temperatură definite de utilizator, precum condițiile de prelucrare.