ПРИМЕНЕНИЕ АЛГОРИТМА ГЛОБАЛЬНОГО ПОИСКА ДЛЯ АНАЛИЗА КИНЕТИЧЕСКОГО МЕХАНИЗМА ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ГИБКОГО ПЕНОПОЛИУРЕТАНА

Гибкий пенополиуретан (FPUF) - это полимер, синтезируемый из полиолов, изоцианатов и т. д. Он обладает преимуществами низкой плотности, стойкости к старению, легкого формования и хорошей эластичности, поэтому широко используется в мебельных изделиях.

Процесс термического разложения топлива в инертной атмосфере отражает процесс термического разложения топлива при пламенном сгорании. За последние 60 лет были исследованы механизмы термического разложения ФПУФ в инертной атмосфере. Полученные результаты показывают, что ФПУФ представляет собой сложный многостадийный процесс термического разложения в инертной атмосфере. Обычно считается, что большинство изоцианатов, образующихся в процессе разложения FPUF, либо улетучиваются, либо превращаются в производные амина, а затем улетучиваются. Поэтому термическое разложение FPUF упрощается как двухступенчатый непрерывный механизм термического разложения. Первым шагом является разложение уретановых связей с выделением и улетучиванием изоцианатов и аминов, содержащих функциональные группы R-N=C=O, оставляя после себя полиолы в конденсированной фазе. Вторая стадия-улетучивание и разложение полиолов, оставляющих после себя твердые остатки.

Однако некоторые исследования показывают, что в конденсированных продуктах, образующихся при термическом разложении FPUF, имеются производные амина. Роджерс и Олемиллер  исследовали остаток термического разложения FPUF при температуре около 207°C, и результаты показали, что некоторые изоцианаты удерживаются в конденсированной фазе в форме карбодиимида (CD). Chambers et al. полагали, что CD, оставшийся в конденсированной фазе, в конечном итоге полимеризуется в поликарбондиимид (PCD), который разлагается примерно при 600°C. Бильбао и др. сообщается, что изоцианат, образующийся при термическом разложении FPUF, может образовывать CD в конденсированной фазе.

ГА-общий алгоритм решения кинетических параметров. Не только кинетические параметры, но и стехиометрические параметры могут быть рассчитаны методом ГА. ГА, по-видимому, особенно хорошо адаптирована к сложным задачам оптимизации на сильно нелинейных и очень неустойчивых моделях.  Однако его скорость сходимости медленная, и результаты случайны из-за принципа естественного отбора GA. Поэтому некоторые исследователи предложили другие методы повышения точности и эффективности ГА. Например, метод Киссинджера использовался для быстрого нахождения возможных значений кинетических параметров для уменьшения дальности поиска ГА, или гибридная функция комбинировалась с ГА для повышения точности и эффективности вычислений, или ПСО использовался для замены ГА для исследований термического разложения. Хотя эти методы эффективно повышают точность и скорость решения кинетических параметров, все равно требуется много времени, чтобы сходиться, когда объем данных больше или процесс термического разложения сложнее.

GS-это высокоэффективный алгоритм оптимизации , который может эффективно находить глобальный минимум на одноядерном процессоре. Моазами и др. предсказаны кинетические параметры кобальт-кремнеземного катализатора по GS, и результаты показали, что предсказанные значения GS хорошо согласуются с экспериментальными значениями. Но ГС необходимо заранее определить начальное значение расчетных параметров. Слепой выбор начального значения расчетных параметров приведет к большому отклонению в точности расчета. К счастью, метод Киссинджера может быстро обеспечить начальное значение GS для решения точных кинетических параметров термического разложения.

Вывод

Согласно эксперименту ТГ ФПУФ в атмосфере азота были предложены три механизма термического разложения. ГС была предложена для оценки кинетических параметров термического разложения твердого материала в инертной атмосфере. ГС был валидирован с помощью одностадийных и многостадийных механизмов термического разложения, а ГС был применен для анализа механизма термического разложения и кинетического решения ФПУФ. Основные выводы заключались в следующем:

Алгоритм GS превосходит GA, PSO, HPO и HGA в прогнозировании кинетических параметров одноступенчатого и многоступенчатого термического разложения.

Кинетические параметры термического разложения ФПУФ, рассчитанные ГС по механизму 3, могут быть использованы при численном моделировании пожара ФПУФ.

Список литературы:

1. Абрамова, Н. Ю. Зависимость структуры и свойств полиуретановых покрытий от температуры формирования / Н. Ю. Абрамова, Л. А. Сухарева // Лакокрасочные материалы и их применение. 2006. - №8. -С. 8- 11.