典型消失模泡沫热解特性与机理研究

发布时间：2021-01-21 00:06

　　消失模铸造具有生产结构复杂、分型困难铸件的优势,但浇注时泡沫模样受液态金属高温影响热解吸热,生成大量产物易形成多相紊流区阻碍充型、改变前沿金属成分,导致铸造缺陷的产生。为更深入了解消失模泡沫热解对铸造充型过程影响规律,需掌握消失模泡沫的热解特性与机理。本文通过实验与理论计算对典型泡沫材料EPS（聚苯乙烯）与St-MMA（聚苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚料）的热解热力学与动力学特征进行研究,探明消失模泡沫热解反应机理。首先,进行了消失模泡沫热解热力学特性的研究。观察消失模泡沫在热作用下形貌演变情况,发现两种消失模泡沫发生收缩塌陷,并且熔融温度不同;利用差示扫描量热法DSC研究泡沫多态吸热机制,EPS泡沫热解气化温度高于St-MMA泡沫,且EPS泡沫与St-MMA泡沫热解吸热量分别为706.71 J/g与605.28 J/g。其次,进行了消失模泡沫热解与热氧化分解动力学特性的研究。发现两种泡沫材料在有氧与无氧气氛下分解行为存在差异,无氧环境会抑制EPS泡沫初始分解、促进St-MMA泡沫初始分解;利用等转化率法与模型拟合法对消失模泡沫热解与热氧化分解动力学进行计算,得到两种泡沫材料在不同环境气氛... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

同步热分析仪STA449F3

热 DSC 法主要是通过被测物与参比物在程序温度变化过程中对应的热流率变化，可以对于热效应有关的物理化学变化进用在确定物质玻璃化转变温度、分析热稳定性、计算热力学实验采用的同步热分析仪，其温度范围在-150°C 至 2400°C 50 K/min，具有 2 路吹扫气与 1 路保护气。本文研究使用的为惰性气氛 N2气氛，以研究不同种类消失模泡沫热解过程重分析仪 TG 分析仪主要功能是测定设定程序温度变化下被测样品随从而获得质量随温度或时间的变化情况，可以应用在测定被过程、物质分解反应温度、反应产物变化、反应动力学等场

有机产物可能会卷入金属液中，对金属液的成分产生影响。然而，由于整个充型程处在温度极高环境中，不利于直接测定消失模泡沫热解产物，所以采取环境条相似的理论实验对泡沫热解过程进行研究。目前为止，关于消失模泡沫热解产物研究主要利用气相色谱法进行成分鉴但是，由于气相色谱 GC 的定性只能通过不同物质的保留时间作为定性的方法，产物成分未知情况下，很难对混合物产物进行定性。此外，目前消失模铸造主要的两种泡沫材料是聚苯乙烯 EPS 和苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚料 St-MMA。在温材料、废弃物降解中对聚苯乙烯 EPS 泡沫热解产物研究较多，但少见针对消失铸造用聚苯乙烯 EPS 泡沫的机理研究。而对于共聚料 St-MMA 泡沫的研究更加见，鉴于共聚料 St-MMA 吸热量小、产物分子量小容易逸出、残留碳少等优势，生产高质量铸件时对其的需求增加，因此需要对两种常用的铸造用泡沫材料的热反应进行更加详细的机理研究。


本文编号：2990047