Известно, что в реальных условиях теплозащитные материалы подвергаются воздействию тепловых потоков большой интенсивности, при этом скорости физико-химических процессов, происходящих в материале, могут существенно отличаться от скоростей процесса, регистрируемых в термогравиметрическом эксперименте. Это стоит учитывать при ремонте квартиры или дома. Проведение экспериментов с одним и тем же материалом при различных скоростях нагрева позволяет установить закономерности изменения температуры, интенсивности, а также эффективных кинетических параметров процесса термодеструкции этого материала с изменением скорости нагрева и, следовательно, прогнозировать его поведение в условиях гораздо больших тепловых нагрузок. Во всех известных методах определения эффективных кинетических параметров термодеструкции на основе термогравиметрических экспериментов постоянство скорости увеличения температуры образца является обязательным требованием. При линейном изменении температуры внутреннего пространства камеры нагрева температура исследуемого образца в целом также изменяется по линейному закону. Поэтому в расчетах удобно использовать значения температуры, полученные в результате аппроксимации экспериментальной температурной кривой (с помощью метода наименьших квадратов) прямой линией. Такая обработка позволяет с максимальной точностью определить скорость нагрева и значительно уменьшить разброс точек на вспомогательных графиках при определении кинетических параметров.
Экспериментальные данные, полученные интегральными и дифференциальными методами, показывают, что при деструкции, например, политетрафторэтилена энергия активации изменяется от 286 до 350 кДж/моль, а порядок реакции — от 0,6 до 1,7. Для изучения тепловых эффектов при термодеструкции теплозащитных материалов находит широкое применение метод дифференциального термического анализа. Как в случае термогравиметрического анализа, при дифференциальном термическом анализе образцы теплозащитных материалов нагревают с заданной скоростью до соответствующей температуры разложения и выше ее. При дифференциальном термическом анализе полученные данные представляют в виде кривых, на которых указаны приращения температуры, соответствующие выделению или поглощению энергии данным материалом. Одной лишь дифференциально-термической кривой недостаточно, так как она не позволяет определить при обнаружении самых незначительных тепловых эффектов абсолютные температуры протекания этих процессов. Поэтому ее всегда комбинируют с термогравиметрической и получают таким образом одновременно две записи: термогравиметрическую для определения температур тех или иных эффектов и дифференциальную для фиксации даже небольших тепловых эффектов.
26 августа 2012
