GAP-TPE热分解动力学研究①
2011-03-13左海丽肖乐勤周伟良徐复铭
左海丽,肖乐勤,周伟良,徐复铭
(南京理工大学 化工学院,南京 210094)
0 引言
目前,国内外众多学者对GAP的在不同气氛、不同升温速率的热分解情况以及所遵循的机理进行了研究。如 Taker Satio等[1]研究了 GAP 在 Ar、N2和 O2气氛中,在低于标准大气压下,用CO2加热的热分解情况,指出热分解过程中表面温度变化分为3个阶段:熔解温度(493 K)、热分解开始温度(513 K)和表面最高温度(700~800 K)。陈智群等[2]用 Kissinger法得出GAP分解活化能为146.6 kJ/mol,用 Coats-Redfern法研究了GAP在反应深度4% ~37%的动力学参数,得出分解机理函数为g(α)= -ln(1-α)。刘畅[3]研究了GAP在空气和氮气中的热分解反应过程,并用得到GAP的热分解过程第一阶段的活化能为113.09~127.14 kJ/mol,所遵循的机理函数为 g(α)=(1 -α)-1-1。Haas等[4]通过 CO2激光诱导的方法,研究了GAP/IPDI/N-100在真空环境中分解产物,主要气体产物有 N2、CO、C2H4、HCN,可能还有 H2。Suresh等[5]对 TDI、IPDI和 MDCI固化 GAP 的热分解步骤进行了研究,认为固化GAP热分解分为2个阶段,第1个阶段为190~270℃;第2个阶段为270~450℃。Korobeinichev O P[6]研究了GAP样品的分解和燃烧化学,指出GAP的热分解在高加热速率下分3个加热过程完成。但关于GAP基含能热塑性弹性体(GAPTPE)的热分解的动力学研究鲜见报道。
本文用TG-DTG热分析手段,研究了GAP-TPE热分解的3个阶段,并得到了相关动力学参数。
1 实验
1.1 实验材料
4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI),分析纯;聚叠氮缩水甘油醚(GAP),相对分子质量3 000,羟值:33.58 mgKOH/g,试制品;一缩二乙二醇(DEG),化学纯;乙酸乙酯,分析纯;丙酮,分析纯。
1.2 ETPE 的合成
将计量好的GAP于90℃下真空脱气3 h,然后充氮气进行保护,加入预热的MDI,在90℃反应2 h,降温至70℃,加入预热的DEG和一定量的溶剂快速搅拌,待体系达到一定粘度脱泡出料,在氮气保护下,30℃熟化18 h,90℃熟化3 d,得到GAP-TPE含能热塑型弹性体。……
