Термический анализ и его применение для исследования химических соединений. Превращения в полимерах, изучаемые методами термического анализа. Методика определения энергии активации термического разложения компонентов огнезащитных вспучивающихся красок.
С появлением любого нового метода измерений, химик получает новый инструмент для решения проблем в области химии. Однако иногда проходит довольно много времени с момента разработки метода, до его повсеместного использования.Термический анализ применяют для исследований процессов, происходящих в веществе при нагревании. Объединяющим фактором для всех методов термического анализа можно считать то, что исследуемый образец постоянно и без перерыва охлаждается или нагревается, но по какому-либо заданному определенному закону, это может быть, например - линейный, когда скорость нагревания дискретно меняется. Это один из приемов измерения массы вещества, при котором исследуемое вещество охлаждают или нагревают в заранее заданных условиях, с указанной скоростью, при определенной атмосфере или вакууме, которые зависят от температуры и/или времени; Этот прием дает первую производную кривой ТГ по температуре и времени. Это прием измерений различий между стандартом и исследуемым веществом, которые в свою очередь, опять же зависят от температуры или времени, при охлаждении или нагревании с заранее заданной скоростью в одинаковых температурных условиях;Большая часть из химических и физических превращений в самом веществе протекает вместе с поглощением или выделением тепла, то есть с эндо-или же экзотермическими тепловыми эффектами, которые достаточно точно определяются и регистрируются специальными аппаратами и приборами. Из этого следует то, что если вещество нагревать с линейной скоростью можно обнаружить тепловые эффекты в заданном интервале температур, что есть собственно вся сущность данного метода. При данном методе анализа определяемыми параметрами вещества является температура Т (абсолютная схема эксперимента) или разность температур ?Т (дифференциальная схема), измеряющиеся с помощью термопар [1]. Как правило, измерения температур в какой-либо точке в образце, как функция времени при его линейном нагревании производят по абсолютной схеме и получают термограмму. Если же в веществе произошли изменения, которые сопровождались тепловыми аффектами, то экзотермическому процессу будет соответствовать отклонение дифференциальной кривой от нулевой линии вверх, а эндотермическому - вниз.Под термостабильностью понимают температуру начала разложения Тн полимера, а также температуры Т5, Т10 Т20, при которых убыль массы составляет 5, 10 и 20% в оговариваемых условиях опыта (скорость подъема температуры, форма тигля, среда нагрева). На практике, как правило, в качестве нее не редко принимают температуру, при которой полимер может потерять 5, 10 или 15% от исходной массы, которая определяется константой скорости нагревания по термогравиметрическим кривым зависимости потери массы от температуры [6]. В работе приведены расчетные формулы для определения этого параметра: где Е, Z, R - энергия активации процесса деструкции, предэкспонента в уравнении Аррениуса и универсальная газовая постоянная соответственно; [CIHJ]; [О2] - концентрация углеводорода и кислорода [в % (масс.)]; n, m - порядки реакции по углеводороду и кислороду соответственно; ? - продолжительность термоокисления; Во - минимальная масса продуктов деструкции, определяемая данным методом анализа. В данном случае скорость изменения концентраций будет постоянна: При условии, что скорость будет пропорциональна концентрации только одного из реагируемых веществ, то реакция будет иметь первый порядок: В случае, если скорость будет прямопропорциональна квадрату концентрации одного реагируюмого вещества или произведению концентраций двух различных веществ, то реакция будет иметь второй порядок: Или Соответственно реакции n-ого порядка описываются уравнением где к - постоянная скорости реакции (размерность ее определяется порядком реакции). Экспериментально установленная зависимость константы скорости реакции К от температуры Т(К) выражается уравнением, имеющим вид, аналогичный уравнению Аррениуса для зависимости константы равновесия от температуры: Это уравнение достаточно точно описывает температурную зависимость константы скорости в широком интервале температур для реакций различных порядков.4) огнестойкостью конструкции, то есть способностью сохранять физико-механические (прочность, жесткость) и функциональные свойства изделия при воздействии пламени и высоких температур. Широко используются так называемые вспучивающиеся (интумесцентные) покрытия [21]. Образующие эти покрытия композиции по природе многообразны и включают в себя газообразующие ингредиенты с температурами разложения, избираемыми сообразно назначению применяемого огнезащитного покрытия (дерево, металл, кабели с различной оплеткой, многослойные пластики и др.). Направление термической деструкции в интумесцентном материале во многом определяет его химический состав: чем больше в исходном покрытии содержится конденсированных ароматических или гетероароматических группировок, тем выше выход кокса.
План
Оглавление термический полимер химический краска
Введение
1. Литературный обзор
1.1 Термический анализ и его применение для исследования химических соединений
1.1.1 Применение метода термографии
1.1.2 Применение термогравиметрического метода (ТГ)
1.1.3 Применение метода деривативной термографии (ДТГ)
1.1.4 Превращения в полимерах, изучаемые методами термического анализа
1.2 Механизм огнезащитного действия вспучивающихся композиций
2. Методическая часть
2.1 Методика получения и расшифровки термограмм
2.2 Методика определения энергии активации термического разложения компонентов огнезащитных вспучивающихся красок
3. Экспериментальная часть
3.1 Результаты и их обсуждение
Заключение
Используемая литература
Приложения
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
