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【环氧板】界面反应动力学

与反应动力学相关的主要问题是扩撒。环氧板材料发生化学反应主要有两种情况,即生成固溶体和生成化合物。无论是哪种情况,反应生成物都会将反应物隔开,阻碍反应的进一步进行。若要进一步反应,必须通过扩散进行。下面对这两种情况分开讨论:

(1)基体和增强体不生成化合物,只生成固溶体。这种情况主要针对金属基
环氧板材料,一般不会导致环氧板材料性能的急剧下降,其主要的危险是增强体的溶解和消耗。若假设增强体向基体扩散,并将增强体和基体都看作相对于界面无限大物体,则增强体向基体扩散的扩散系数保持不变,且和浓度无关。根据菲克第二定律,有

C=C。(1- e2v元)8-15)式中,C表示时间t时,距基体和增强体接触面x处扩散物的浓度;Co为基体和增强体接触面上扩散物浓度,即扩散物在基体中的极限浓度;D为扩散系数。扩散系数的大小和温度有关,其 关系可用阿累尼乌斯公式(Arrhenius equation)表示:

D=Ae-n(8 - 16)式中,A为常数;Q为扩散激活能;R为气体常数;T为扩散温度。根据式(8 - 15)和式(8-16)可以计算出在一定温度下和一定时间后
环氧板材料界面反应层的厚度。

(2)基体和增强体之间生成化合物。基体和增强体反应生成化合物后,进一步的反应就需要增强体或基体在化合物中的扩散来进行。假设化合物层均匀,且增强体和基体化学反应的速率大于其在反应生成化合物中扩散的速率,则化学反应速率由速率较低的扩散过程控制。此时,化合物层厚度X和时间t有抛物线关系式,即X"= Kt(8-17)式中,n为抛物线指数;K为反应速率常数。反应速率常数和温度的关系仍遵循阿累尼乌斯公 式。根据式(8- 17)也可以计算出在一定温度下和定时间后
环氧板材料界面反应层的厚度。

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