Page 99 - 《精细化工》2020年第1期

第 1 期 刘 丽，等: 原子灰 BPO-DMA-Co(Ⅱ)固化体系的探讨 ·85·

式中：t 为反应时间，min；R 为摩尔气体常数
8.3145 J/(mol·K)；E a 为表观活化能，J/mol；C 为常数。
根据图 2 测定每个恒定温度 T 条件下放热峰
峰值出现的时间 t max 见表 6，进而通过对 T 和 t max
数据的线性拟合，得到 lnt max –T 关系曲线见图 3，从
而推算出原子灰 G1、G2 两种固化组合的反应活
化能 [21] 。

表 6 不同固化组合在不同温度下放热峰出现的时间
Table 6 Time of appearance of exothermic peaks at different
temperatures for different curing combinations 图 4 不同升温速率的 DSC 曲线
Fig. 4 DSC curves for different heating rates
温度/K

288.15 295.15 300.15 305.15 310.15
表 7 非等温 DSC 测试数据
G1 28.50 19.20 12.40 9.70 5.30 Table 7 Non-isothermal DSC test data
t max/min
G2 26.5 17.50 11.30 9.00 5.30
β/(K/min)

5 10 15 20 25
T i/K 310.27 318.71 320.64 324.67 328.37
T p/K 328.35 337.72 344.87 349.65 355.02
T f/K 378.05 382.65 388.85 397.25 401.65
注：β—升温速率，T i—起始温度，T p—固化峰值温度，
T f—终止温度。

采用 Kissinger 极值法（式 2）、FWO 积分法（式
3）对不同升温速率的 DSC 固化数据进行分析计算，
并对 BPO-DMA-Co(Ⅱ)固化体系动力学参数进行

图 3 不同固化组合 lnt max –1/T 关系曲线 计算。
Fig. 3 lnt max –1/T curve of different curing combinations  AR E

ln T 2  ln E  R T  a （2）
由图 3 可知，G1、G2 的拟合直线斜率分别为 a P P

6.63、6.39，将其代入式（1），求得 G1 和 G2 的反 ln   ln A E a  ln ( ) 5.3303 1.052 E a （3）
fa 
应活化能分别为 55.13 、 53.13 kJ/mol ，可 见 R R T  P
式中：R 为摩尔气体常数，8.3145 J/(mol·K)；E a 为
BPO-DMA 体系中 Co(Ⅱ)的引入可降低原子灰等
–1
表观活化能，J/mol；A 为指前因子，min 。
温固化时所需的活化能，加快反应速度，缩短固化
根据表 7 中的不同升温速率及其对应的峰值
时间。
2
T p ，分别以 ln(β/T P )对 1/T p 作图、以 lnβ 对 1/T p 作图，
2.5 BPO-DMA-Co(Ⅱ)固化动力学研究
得到两条拟合直线，见图 5。
BPO-DMA-Co(Ⅱ)可使原子灰在室温下固化并

达到表干较好的效果，但短时间内的固化程度尚需
考察，为此，本文采用非等温 DSC 法研究该体系对
原子灰固化反应过程的影响 [22-24] 。
2.5.1 BPO-DMA-Co(Ⅱ)固化动力学参数的确定
采用 G2 固化组合对原子灰进行非等温 DSC 测
试，升温速率分别为 5、10、15、20、25 K/min，扫
描温度为 293.15~523.15 K。扫描测试结果见图 4，
数据见表 7。
由图 4 和表 7 可知，随着升温速率的增高，DSC
固化曲线向高温方向移动，固化体系的特征温度也

2
会随之增高，且放热峰面积增大，证明随着升温速 图 5 ln(β/T P )－1/T p 和 lnβ－1/T p 曲线
2
率增大，固化反应热增加，固化反应较完全。 Fig. 5 ln(β/T P )－1/T p and lnβ－1/T p curves