Page 41 - 《涂层与防护》2020年第2期

赵鹏飞，等：2-苯基咪唑啉/多元羧酸化学消光体系反应速度差定量研究

将参数 A、E 和 n 代入反应动力学方程（3），并假 式（7）
n
设反应机理函数 f(α)=(1-α) ，即可得到完整的反应动
力学方程（7）。 2 结果与讨论

表 4 环氧树脂/不同固化剂 DSC 测试反应放热峰峰值温度
DSC 曲线放热峰峰值温度/℃
β (℃/min)
环氧/B31 环氧/PMA 环氧/PMDA 环氧/BTA 环氧/TMAH 环氧/TMAC
5 115.32 192.78 170.38 193.23 181.71 186.88
10 129.63 205.53 188.12 203.45 190.10 198.93
15 141.18 211.01 198.15 207.10 197.31 205.09
20 146.22 216.36 205.82 210.14 201.76 210.44

Ozawa 斜率 b 2=-3.08739=-0.4567E 2/R， 可得 E 2=
2.1 建立环氧/固化剂反应动力学方程
56.20 kJ/mol。
对表 2 中的环氧/固化剂体系进行非等温 DSC 测
通过上述计算发现，Kissinger 方法和 Ozawa 方法
试，记录反应放热峰峰值温度，见表 4。
得到的反应活化能相差不大， 证明结果具有可靠性，
首 先 建 立 环 氧/B31 反 应 动 力 学 方 程 。 根 据
最终活化能 E 取 E 1 与 E 2 的平均值，为 54.30 kJ/mol。
Kissinger 方程（4），拟合 In 曲线，如图 1 所示。
再由 Kissinger 方程在纵轴上的截距
6
-1
5.91862，可得该反应指前因子 A=2.43×10 s 。
根据 Crane 方程，拟合 曲线，见图 3。

光泽/%

°
60

图 1 ln 拟合线图

根据斜率 b 1 =-6.30245=-E 1 /R 可得，E 1 =52.40 kJ/mol。 初始固化速度差/（% · s ）
-1
由 Ozawa 方程（5），拟合 曲线，如图 2
图 3 拟合线图
所示。
由 图 3 斜 率 b 3 =-7.10899 =-E/(nR)， 结 合 通 过
Kissinger 法、Ozawa 法计算得到的反应活化能 E，可得
反应级数 n=0.92。
2
上 述 3 种 方 法 的 线 性 拟 合 相 关 系 数 R 均 大 于
0.99，拟合优度很好。 通过以上的计算，可以得到环氧
树脂/B31 之间反应的反应动力学方程，如（8）所示。

（8）
其他多元酸与环氧的反应动力学参数计算方法
与环氧/B31 相同，不做赘述。 结果总结如表 5 所示，通
图 2 拟合线图
25
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