热固性树脂固化反应动力学模型研究进展

系统归纳了采用DSC法建立的热固性树脂固化反应动力学模型,包括模型拟合法及无模型法。模型拟合法的关键在于确定动力学三因子,即反应模型、频率因子和反应活化能。无模型法可避免因反应模型的选择不当而造成的动力学参数的偏差。最后探讨了模型拟合法和无模型法的使用局限。     

CuO/Al反应自生复合材料的动力学研究

用XD法研究了CuO/Al反应自生粒子增强铝基复合材料的动力学机制。通过CuO/Al反应中的热效应测试和反应过程中对材料的显微组织实验观察及对CuO/Al的反应过程及微观机制的分析,建立了合成反应的动力学模型。     

阴离子型萜烯基环氧树脂多元醇的交联反应动力学

采用冷冻干燥和差示扫描量热法研究了以阴离子型萜烯基环氧树脂多元醇(T-PABA)水分散体与聚异氰酸酯组成的双组分水性聚氨酯体系的本体交联反应动力学。以Málek最大概然模型分析了实验数据,得到了交联反应动力学参数,建立了交联反应动力学方程。结果表明,以Málek最大概然法得到的双因子自催化模型(S-B模型)能较好地描述T-PABA交联体系的反应过程,在实验所考察的5K/min~20 K/min升温速率范围内,其计算拟合动力学曲线与实验曲线吻合度较好。     

沥青-环氧树脂复合材料体系的固化反应动力学研究

采用非等温差示扫描量热法(DSC)研究沥青-环氧树脂复合材料(EA)的固化反应动力学。分别采用n级反应模型和自催化反应模型对其固化反应动力学参数进行求解,并得到固化反应动力学方程,通过T~β外推法确定EA的固化工艺和最佳固化温度。分析结果表明,自催化反应模型在5~25℃/min升温范围内更适合描述EA体系的反应动力学;该体系的最佳固化条件应为:在130℃固化2h,在160℃固化3h。     

环氧导电胶的反应动力学及其应用

碳系环氧导电胶在电子工业领域应用广泛，其反应动力学研究具有重要理论和应用价值。本研究采用非等温差示扫描量热法(DSC)探究其固化反应的动力学过程。利用Kissinger极值法获得了该导电胶的表观活化能为57.6 kJ/mol,并由Starink等转化率法获得该导电胶活化能随固化度的变化情况，研究发现，该导电胶的活化能随着固化度增大而增大，但平均活化能接近57.6 kJ/mol。采用Sestal-Berggren自催化模型和改进的变活化能模型对导电胶的固化过程进行模拟，结果表明，改进的变活化能模型理论计算和实验数据具有良好的一致性。在此基础上，初步探讨了动力学方程在该导电胶恒温固化过程中的应用。     

不同碳黑含量PMMA的热降解行为和动力学分析

用熔融共混法制备不同碳黑(CB)含量的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料,根据固态反应动力学研究了这种材料的热降解行为。在不同升温速率的非等温热重分析(TGA)实验的基础上用Friedman、FWO、KAS和Freeman-Carroll四种方法构建了不同碳黑含量PMMA的热降解动力学模型,并将TGA实验数据与求解模型对比验证了模型的可靠性。结果表明：添加碳黑使PMMA的热分解温度和活化能提高,碳黑含量(质量分数)为0.1%时达到峰值;随着碳黑含量的提高PMMA的活化能先增大后减小,其最大提高量为17.76 kJ·mol^-1,表明加入碳黑能在一定程度上提高PMMA的热稳定性。     

5428双马树脂体系动态固化反应动力学研究

采用示差扫描量热法(DSC)对5428双马树脂体系的动态固化反应动力学进行了研究,以自催化反应动力学模型为基础方程建立了动态固化反应动力学方程.并模拟实际固化温度历程,采用测定不同固化阶段样品残余反应热的方法对动态固化反应动力学方程进行了验证,结果表明动态固化反应动力学方程能反映体系实际固化反应历程.     

高温聚酯化反应动力学的研究(Ⅰ) 聚酯化反应动力学模型

通过系统分析和评价前人的研究结果，论证了对苯二甲酸（PTA）与乙二醇的酯化反应符合符合二级反应的假设；通过对该体系中可能存在的各种反应进行分析，提出对聚酯化反应动力学的研究需要重点研究其中的几个主要反应，即：可逆的酯化反应，酯化缩合反应，缩聚反应和副反应二甘醇的生成。在进行反应体系的物料衡算时，考虑到了PTA与反应液的非均相的影响，在此基础上建立了动力学模型。     

分散聚合稳定机理及动力学研究

用膨胀计法研究了分散聚合动力学，发现其反应初期的动力学规律类似于溶液聚合，但随着反应的进行，发生了反应中心由溶液相向料子相的转移，其反应后期的动力学规律类似乳液聚合。同时还研究了分散聚合体系的稳定机理，用深沉法和温反射红外光谱法证明了吸附稳定性机理和接枝稳定机理同时存在，但以后者为主。     

酚醛树脂/木粉复合体系的固化动力学

采用非等温DSC技术研究了不同升温速率下热固性酚醛树脂/木粉复合体系的固化行为。用Kissinger法进行DSC数据处理,获得了其固化反应动力学参数,并建立了酚醛树脂/木粉复合体系的固化动力学模型。结果表明:木粉的加入加速了酚醛树脂固化反应,同时也降低了酚醛树脂固化反应活化能。酚醛树脂/木粉复合体系固化动力学模型为合理研究该体系固化工艺参数提供了依据。     

Model-free model-fitting and predictive distributions

The problem of prediction is revisited with a view towards going beyond the typical nonparametric setting and reaching a fully model-free environment for predictive inference, i.e., point predictors and predictive intervals. A basic principle of model-free prediction is laid out based on the notion of transforming a given setup into one that is easier to work with, namely i.i.d. or Gaussian. As an application, the problem of nonparametric regression is addressed in detail; the model-free predictors are worked out, and shown to be applicable under minimal assumptions. Interestingly, model-free prediction in regression is a totally automatic technique that does not necessitate the search for an optimal data transformation before model fitting. The resulting model-free predictive distributions and intervals are compared to their corresponding model-based analogs, and the use of cross-validation is extensively discussed. As an aside, improved prediction intervals in linear regression are also obtained.     

多晶石墨材料非等温氧化动力学及其氧化机理的研究

通过热重分析技术用模式函数和无模式函数法研究了多晶石墨材料的非等温氧化动力学, 并利用扫描电镜观察了该材料同一表面不同氧化程度的微观结构. 研究表明, 石墨氧化过程中, 活化能(E)随着氧化程度(α)增加而变化. 氧化从石墨表面的颗粒界面开始, 在氧化初期阶段, 表面原始空隙的尺寸随氧化程度的增加几乎不变. 石墨的非等温氧化过程主要分三个阶段: 氧化前期(α<20%), 氧化主要由碳氧化学反应控制; 氧化中期(20%<α<60%), 氧化为化学反应和气体扩散共同控制; 氧化后期(α>60%), 氧化主要由气体扩散控制. 运用无模式函数法研究石墨非等温氧化更具有可信度.     

Y2O3粉体分散性对固相反应法制备YAG透明陶瓷的影响

以分散性不同的Y2O3纳米粉为原料,利用固相反应法合成YAG超细粉。在不同的制备条件下,针对Y2O3纳米粉的分散性对固相反应进程的物相变化、显微组织及YAG陶瓷体透光性的影响进行了观察和研究。结果表明,Y2O3纳米粉的分散性决定其反应活性,是影响固相反应进程的主要因素。将高活性的Y2O3纳米粉与Al2O3粉均匀混合,可促进固相反应的完成并有效降低烧结温度,使真空烧结后的YAG陶瓷组织更加均匀,有利于烧结后期孤立气孔的排除。     

固态电池中的正极/电解质界面性质研究进展EI北大核心CSCD

锂离子电池是便携式电子产品、电动汽车和智能电网的理想电源。目前使用有机液体电解质的锂离子电池仍然存在安全问题和寿命不足的问题,而使用不燃的固态电解质的固态电池有望解决这些问题。从原理上讲,不燃的固体电解质可以从根本上防止电池的燃烧和爆炸,并且只允许锂离子在固体电解质中传输,可以减少副反应的发生。近年来,随着几种高离子电导率的固态电解质的出现,锂离子在固态电解质中的传输不再是瓶颈。然而,固态电池中各种固态成分具有不同的化学/物理/力学性能,因此在固态电池中存在多种类型的界面,包括松散的物理接触、晶界、化学和电化学反应界面等,这些都可能增加界面离子传输阻力。而正极材料与电解质之间的界面反应尤其复杂,深入理解这些复杂的正极侧界面及其反应特点是实现实用高比能固态电池的必要条件。因此,本文主要回顾了近年来在探索和理解正极/电解质界面上的工作,总结了固态电池中典型的正极侧界面类型及其各自独特的反应特征。     

高温固相反应工艺制备AlON粉体

以Al₂O₃和AlN为原料, 在氮气气氛下通过高温固相反应工艺合成氮氧化铝（AlON）粉体, 借助XRD分析系统研究了反应温度、保温时间及原料配比等工艺参数对反应产物相组成的影响并探讨了反应机理. 研究结果表明：该反应主要受热力学控制, 动力学因素也具有重要作用, 反应温度和保温时间对AlON粉体的合成均具有重要影响. 在相对较低的反应温度下, 通过AlN固溶进入Al₂O₃晶格形成富氧（O-rich）的AlON相; 在相对较高的反应温度下, 产物中少量残余的AlN通过进一步扩散固溶进入O-rich-AlON晶格形成富氮（N-rich）的AlON相（N-rich-AlON）; 在1950℃时, 合成单相的AlON粉体.     

Shock-induced solid-state chemical reactivity studies using time-resolved radiation pyrometry

Time-resolved radiation pyrometry has been used to study materials which undergo solid-state chemical reactions due to shock loading. Shock-induced chemical reactivity in solids is fundamentally different than that in high explosives and other energetic materials because, if no volatiles are present, the reaction products end up in the condensed, rather than the vapor, state. Bulk property changes accompanying the solid-state reactions may therefore be too small to be observable with wave profile or shock-velocity measurements. However, some solid-state reactions, such as that between metallic nickel and aluminum, are exothermic enough to give rise to a measurable increase in temperature, so pyrometry can be used to detect the reactions. Unfortunately, these measurements are complicated by the large temperature increases generated by other sources. Possible mechanisms for generation of these high temperatures, and their effect on the chemical reaction, are suggested     

Processing and manufacturing of next generation lithium-based all solid-state batteries

All solid-state batteries are safe and potentially energy dense alternatives to conventional lithium ion batteries. However, current solid-state batteries are projected to costs well over $100/kWh. The high cost of solid-state batteries is attributed to both materials processing costs and low throughput manufacturing. Currently there are a range of solid electrolytes being examined and each material requires vastly different working environments and processing conditions. The processing environment (pressure and temperature) and cell operating conditions (pressure and temperature) influence costs. The need for high pressure during manufacturing and/or cell operation will ultimately increase plant footprint, costs, and machine operating times. Long term, for solid state batteries to become economical, conventional manufacturing approaches need to be adapted. In this perspective we discuss how material selection, processing approach, and system architecture will influence lithium-based solid state battery manufacturing.     

PET固相缩聚进展

固相缩聚是20世纪60年代开始发展起来的新型缩聚反应方式,有利于降低反应过程中的降解反应和副反应;对常规聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片进行固相缩聚处理可以大幅提高PET分子量,其产品的性能得到较大幅度的提升。文中首先对PET固相缩聚的反应过程、速度控制等反应机理进行了介绍,然后从原料粒子内部和外部两方面对PET固相缩聚反应的影响因素进行了分析,最后指出PET固相缩聚目前的研究情况和研究趋势。     

Study of ceria-carbonate nanocomposite electrolytes for low-temperature solid oxide fuel cells

Composite and nanocomposite samarium doped ceria-carbonates powders were prepared by solid-state reaction, citric acid-nitrate combustion and modified nanocomposite approaches and used as electrolytes for low temperature solid oxide fuel cells. X-ray Diffraction, Scanning Electron Microscope, low-temperature Nitrogen Adsorption/desorption Experiments, Electrochemical Impedance Spectroscopy and fuel cell performance test were employed in characterization of these materials. All powders are nano-size particles with slight aggregation and carbonates are amorphous in composites. Nanocomposite electrolyte exhibits much lower impedance resistance and higher ionic conductivity than those of the other electrolytes at lower temperature. Fuel cell using the electrolyte prepared by modified nanocomposite approach exhibits the best performance in the whole operation temperature range and achieves a maximum power density of 839 mW cm(-2) at 600 degrees C with H2 as fuel. The excellent physical and electrochemical performances of nanocomposite electrolyte make it a promising candidate for low-temperature solid oxide fuel cells.