基于ThermaKin模型的环氧树脂热解反应动力学与热力学研究

作     者：陈湛文 丁雁 王鑫杨 龚俊辉 胡红云 方庆艳 CHEN Zhanwen;DING Yan;WANG Xinyang;GONG Junhui;HU Hongyun;FANG Qingyan

作者机构：中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 南京工业大学安全科学与工程学院江苏南京211816 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074 

出 版 物：《安全与环境工程》 (Safety and Environmental Engineering)

年 卷 期：2024年第31卷第1期

页      面：34-43页

学科分类：08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 

基　　金：中国地质大学(武汉)“地大学者”人才岗位科研启动经费资助项目(2020088) 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室开放课题基金项目(FSKLCCA2207) 

主　　题：环氧树脂 热解 ThermaKin模型 反应动力学 热力学 

摘      要：为评估环氧树脂涂层材料的火灾危险性,提出了一种借助ThermaKin模型解析腰果酚改性胺固化的环氧树脂(EP-PAA)材料热解特性的方法。该方法通过对热重分析(TGA)试验结果进行数值反演,获取EP-PAA材料的热解反应动力学参量,并通过对差示扫描量热分析(DSC)试验结果进行数值反演,求取EP-PAA材料的固相反应物与生成物的比热容及热解反应热,建立完整的热解反应模型。结果表明:EP-PAA材料的热失重主要集中于550~800K温度区间,且其质量损失速率峰呈双峰分布;通过由两步连续一级反应(均为吸热反应)组成的热解反应模型实现了对TGA和DSC试验结果的准确预测;不同升温速率条件下该热解反应模型的残碳值和质量损失速率峰值预测结果与TGA试验结果的误差分别小于5%和8%,该研究结果进一步验证了本模型的可靠性和准确性。