Izučavanje kinetike umrežavanja dva komercijalna urea-formaldehidna adheziva primenom metode izokonverzije

Abstract

Metoda diferencijalne skanirajuće kalorimetrije (DSC) upotrebljena je za određivanje kinetike umrežavanja dva komercijalna urea-formaldehidna adheziva sa različitim molskim odnosom formaldehida i uree (F/U). Merenja su obavljena u dinamičkom režimu pri brzinama zagrevanja od 5, 10, 15 i 20°C·min-1. Na osnovu vrednosti temperature maksimuma na egzotermnom piku DSC krive vidi se da adheziv UF1 umrežava na nižim temperaturama (adheziv sa višim molskim odnosom F/U), što odgovara nižoj izračunatoj vrednosti energije aktivacije, Ea, za isti adheziv koja iznosi 73,4 kJ·mol-1 u poređenju sa 77,7 kJ·mol-1 za adheziv UF2. Dobijeni podaci takođe su analizirani pomoću modela izokonverzije OFW (Ozawa-Flynn-Wall) i KAS (Kissinger-Akahira-Sunose). Oba primenjena modela ukazuju na uticaj stepena umrežavanja na energiju aktivacije, pri čemu je KAS kinetički model pokazao nešto niže vrednosti energije aktivacije. Zanimljivo je uočiti različito ponašanje ispitivanih adheziva tokom njihovog umrežavanja. Rezultati ispitivanja pokazuju rast energije aktivacije sa porastom stepena konverzije kod adheziva UF1, dok je konstantno smanjenje Ea tokom reakcije umrežavanja karakteristično za adheziv UF2. Pored navedenog, obavljena su DSC merenja pri različitom dodatku amonijum-hlorida kao katalizatora i pri brzini zagrevanja od 10°C·min-1. Rezultati merenja ukazali su da povećanje dodatka katalizatora od 0,2 do 1,0% utiče na povećanje entalpije reakcije kod adheziva UF2, dok isti uticaj nije zabeležen kod adheziva UF1.

Differential scanning calorimetry (DSC) was used to evaluate the curing kinetics of two commercial urea-formaldehyde (UF) adhesives having different formaldehyde to urea (F/U) ratio of 1.112 (UF1) and 1.086 (UF2). DSC measurements were done in dynamic scanning regime with heating rates of 5, 10, 15 and 20°C/min in order to determine the activation energy for each adhesive. Obtained data were analyzed using isoconversional methods with application of Ozawa-Flynn-Wall and Kissinger-Akahira-Sunose kinetic models. In addition, different catalyst levels were tested at the heating rate of 10°C/min. The results showed that the adhesive with higher F/U ratio achieved higher activation energy, while having lower peak temperature of curing reaction. It was also noticed that the increase of catalyst level influenced the increase of reaction enthalpy of the adhesive with lower F/U ratio.