从dsc曲线数据计算/确定含能材料自催化分解反应动力学参数和热爆炸临界温升速率的方法

为应用热爆炸临界温升速率(dt/dt)tb评价含能材料(ems)的热安全性,得到计算(dt/dt)tb值的基本数据,用合理的假设,由semenov的热爆炸理论和9个自催化反应速率方程[dα/dt=aexp(-e/rt)α(1-α)(i),dα/dt=aexp(-e/rt)(1-α)n(1+kcatα)(ii),dα/dt=aexp(-e/rt)[αa-(1-α)n)](iii),dα/dt=a1exp(-ea1/rt)(1-α)+a2exp(-ea2/rt)α(1-α)(iv),dα/dt=a1exp(-ea1/rt)(1-α)m+a2exp(-ea2/rt)αn(1-α)p(v),dα/dt=aexp(-e/rt)(1-α)(vi),dα/dt=aexp(-e/rt)(1-α)n(vii),dα/dt=a1exp(-ea1/rt)+a2exp(-ea2/rt)(1-α)(vii),dα/dt=a1exp(-ea1/rt)+a2exp(-ea2/rt)α(1-α)(ix)]导出了计算(dt/dt)tb值的9个表达式.提出了从不同恒速升温速率(β)条件下的差示扫描量热(dsc)曲线数据计算/确定ems自催化分解反应的动力学参数和自催化分解转向热爆炸时的(dt/dt)tb的方法.由dsc曲线数据的分析得到了用于计算(dt/dt)tb值的β→0时的onset温度(te0),热爆炸临界温度(tb)和相应于tb时的转化率(αb).分别用线性最小二乘法和信赖域方法得到方程(i)和(vi)及方程(ii)-(v)和方程(vii)-(ix)中的自催化分解反应动力学参数.用上述基础数据得到了ems的(dt/dt)tb值.结果表明:(1)在非等温dsc条件下硝化棉(nc,13.54%n)分解反应可用表观经验级数自催化反应速率方程dα/dt=1015.82exp(-170020/rt)(1-α)1.11+1015.82exp(-157140/rt)α1.51(1-α)2.51描述;(2)nc(13.54%n)自催化分解转向热爆炸时的(dt/dt)tb值为0.103k·s-1.