裂解气相色谱-质谱法研究聚氯乙烯树脂的热降解

采用裂解气相色谱-质谱联用技术对聚氯乙烯(PVC)的裂解行为进行了研究.在氦气氛围中,分别在300、400、500、600、700、800和900 ℃下对PVC进行热裂解,并通过毛细管气相色谱-质谱对裂解产物进行了定性和半定量分析,共鉴定出氯化氢、萘、联苯、菲、蒽等40种裂解产物.结果发现,PVC在600 ℃以下裂解产物主要以氯化氢和苯等易挥发的物质为主,而在600 ℃以上时多环芳烃开始大量产生,并且随着裂解温度的升高,裂解产物越来越复杂,有害物质如萘、联苯、菲等的含量也逐渐增加.根据裂解产物的种类及相对含量变化规律,表明对废PVC塑料的裂解回收过程适合采用分段裂解工艺,从而降低热裂解温度和提高热裂解效率.     

TG-FTIR分析技术在PVC热降解过程研究中的应用

利用热失重-红外光谱联机分析技术(TG-FTIR)研究了聚氯乙烯(PVC)共混物在氮气气氛下、30～900℃范围内的热降解行为。结果表明:PVC共混物的热降解过程可分为3个阶段,分别在200～380℃,380～570℃和570～758℃范围内。其中,第一阶段主要为PVC脱HCl反应阶段,热降解产物主要为HCl;第二阶段主要为共轭多烯结构的裂解和环化,产物为低烃类化合物、苯及其衍生物;第三阶段为碳酸钙的分解反应,产物为CO2。     

PVC／CaCO3热降解过程及多元醇对PVC的热稳定作用

利用热失重一红外光谱联机（TG-FTIR）分析技术研究了PVC／CaCO3共混物在氮气气氛下、30-900℃范围内的热降解行为。结果表明：PVC共混物的热降解过程可分为3个阶段,分别在170-380℃,380-570℃和570-758℃范围内。其中,第一阶段主要为PVC脱HCl反应阶段,热降解产物主要为HCl：第二阶段主要为共轭多烯结构的裂解和环化,产物为低烃类化合物、苯及其衍生物;第三阶段为碳酸钙的分解反应。产物为CO2。研究了几种多元醇化合物对PVC的热稳定作用,发现双季戊四醇与硬脂酸钙、硬脂酸锌之间的协同作用最好,其添加量愈多,共混物的稳定性愈好。     

丙烯腈和偏氯乙烯共聚物的裂解研究

丙烯腈(AN)和偏氯乙烯(VDC)的共聚物是一种优质的阻燃假发材料。通过裂解气相色谱-质谱联用仪,对AN-VDC共聚物分别在280℃、350℃、450℃、550℃和750℃下的裂解产物进行分析,并研究了共聚物的降解机制。试验结果表明:低温裂解产物主要是氯化氢(HCl),高温裂解产物主要是含AN单元的短链段或环状结构。从裂解产物可知,AN-VDC共聚物结构较为复杂,不仅存在AN-VDC的无规共聚物和交替共聚物,还存在AN均聚物。     

氮气/真空辅助分段法对混合塑料热裂解的影响

研究25～250℃、250～360℃及360～480℃温度段内不同质量分数聚氯乙烯(PVC)的混合塑料分别在真空(-0.07MPa)和N2(3mL/s)吹扫条件下进行热裂解。详细考察了两种辅助条件下产物中釜残、裂解油和裂解气(含HCl)的收率;检测了裂解油的有机氯含量。结果表明辅助条件能促使PVC热裂解产生的HCl及有机氯小分子迅速移出,有效降低后段裂解重油的有机氯含量。裂解油的红外光谱显示PVC质量分数对混合塑料热裂解同一温段的裂解油组成没有明显影响,而裂解轻油指纹区出峰较裂解重油的多,且有机氯含量也远比重油的高,推测PVC中的氯元素能促进混合塑料深度裂解,生成的HCl起到了酸性催化剂的作用,促进聚合物长链的断裂,同时生成含氯的小分子产物。     

蜂蜜的热裂解产物分析

为了研究卷烟添加剂蜂蜜的热裂解产物对卷烟烟气成分的影响,应用热裂解-气相色谱/质谱（Py-GC/MS）联用技术,模拟卷烟燃烧的环境,对蜂蜜在不同裂解温度（300℃、600℃、900℃）和不同氧气浓度（大气环境、10%O2）下的裂解产物进行成分分析。结果表明,在相同裂解氛围和不同裂解温度中,高温时蜂蜜的裂解产物种类多于低温时的;在相同裂解温度和不同裂解氛围中,蜂蜜裂解产物的质量分数不同;蜂蜜在各种不同裂解条件下的主要产物是糠醛、5-甲基糠醛及5-羟甲基糠醛等醛类物质,还产生多种酮类和呋喃类等物质;蜂蜜的大部分热裂解产物是构成卷烟烟气香味的重要成分。     

罗汉果浸膏的提取及其热裂解产物分析研究

为研究罗汉果浸膏的热裂解行为,通过气相色谱-质谱法(GC-MS)分析了罗汉果浸膏挥发性成分,并利用热裂解-气相色谱/质谱联用仪(Py-GC/MS)对罗汉果浸膏进行热裂解研究,对比分析了罗汉果浸膏裂解前后成分的变化。结果表明,罗汉果浸膏的香味成分主要有糠醛、糠醇、5-甲基糠醛、2,4-二羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃-3-酮、5-羟甲基糠醛和反式角鲨烯等。罗汉果浸膏在300℃条件下的裂解产物较少,主要为丁醛、异戊醛、乙酸;600、750、900℃下的热裂解产物明显增多,较罗汉果原组分、300℃下的裂解产物,增加了呋喃类、酮类、烯烃类、含氮杂环化合物、苯系物及一些其他化合物。罗汉果浸膏裂解产物中挥发性成分种类及含量较原组分整体上增加,如呋喃类、酮类、烯烃类、含氮杂环化合物等均有所增加,乙酸等有机酸含量较原组分有所下降。     

卷烟纸用阔叶木浆热解行为研究

采用热分析以及热裂解气相色谱/质谱联用仪研究了卷烟纸用阔叶木浆的热解行为。在空气氛围中,将阔叶木浆分别在350、383、440和500℃下进行热裂解,并以GC/MS对其裂解产物进行定性和半定量分析。发现阔叶木浆可裂解出3-戊烯-2-酮、糠醛、2-甲基-苯酚和壬酸等47种产物。低温（350℃）下,裂解产物组分主要为醛类和呋喃类化合物,且随着裂解温度的增加,醛类和呋喃类的相对含量逐渐下降。酮类和酸类的相对含量随裂解温度的增加呈现先增大后减小的趋势,440℃达到最大值。在此温度下,阔叶木浆的热解产物对卷烟香气是最有利的。500℃时开始出现2-甲基萘等有害物质,酚类的种类和含量均增加。致香成分的减少和有害物质的增加主要是高温纤维素芳环化的结果。     

卷烟纸用麻浆热解行为研究

采用热分析以及热裂解气相色谱/质谱联用仪研究了卷烟纸用麻浆的热解行为。在空气氛围中,将麻浆分别在350,400,466和500℃下进行热裂解,并以GC/MS对其裂解产物进行定性和半定量分析。结果发现,麻浆可裂解出3-戊烯-2-酮、糠醛、2-甲基-苯酚和庚酸等32种产物。低温(350℃)下,裂解产物组分主要为醛类和呋喃类化合物,且随着裂解温度的增加,醛类和呋喃类的相对含量逐渐下降。466℃时开始出现酚类,500℃时开始出现1-甲基萘等有害物质,酚类的种类和含量都增加了,但同样增加了酸类和醇类。致香成分的减少和有害物质的增加主要是高温纤维素芳环化的结果。     

陈皮浸膏热裂解产物分析及其在卷烟中的应用

运用快速溶剂萃取提取陈皮,浓缩得陈皮浸膏。采用热裂解-气相色谱/质谱联用技术(Py-GC/MS),在300,450,600,750,900℃下分析其热裂解产物,陈皮浸膏在600℃以下裂解产物主要是醛类、酮类、酯类和呋喃类物质;在600℃以上,检测到对人体有害物质,如对二甲苯。卷烟加香实验表明:陈皮浸膏在烟丝中的添加量适宜控制在0.03%~0.05%,药香与烟香协调性较好,刺激性降低。     

二次反应最小条件下聚氯乙烯塑料脱氯过程的实验

采用金属网反应器对PVC热解过程中温度范围300～800℃、升温速率1～1000 K·s^-1、停留时间0～120 s的热解气体释放特性开展了实验研究.并基于EPA-26A标准对热解气中HCl和Cl₂进行了检测.结果显示,HCl和Cl₂的产率均随着温度的升高、停留时间的增长而有所提高.降低升温速率能够提升气态产物总体产率但没有改变含氯气体的总体分布.热解实验中气态产物均以HCl为主,并伴随有少量的Cl₂生成;该结果也证实了在PVC热解脱氯过程中大量含氯自由基的存在,进一步证实了PVC热解过程遵循的是自由基链反应机理.此外,通过对PVC热解焦样的分析进一步发现PVC热解第一阶段链反应终止时的分子更接近于直链多烯烃结构而非聚合环状结构,环化反应在该阶段并未发生.     

液体PVC热稳定剂异辛酸镁/锌制备及应用性能研究

用氢氧化镁、氧化锌、异辛酸为原料制备了异辛酸镁、异辛酸锌,将其作为一种新型液体聚氯乙烯（PVC）热稳定剂用于本试验中。采用热老化烘箱法、刚果红法和电导率法研究了异辛酸镁/锌在PVC制品中的静态热稳定性能,并探究了异辛酸镁和异辛酸锌之间的协同效应。采用热重分析技术分别考察了PVC试片在180℃条件下恒温60min的热损失变化情况及25℃～600℃范围内,以10℃/min等速升温过程中的热损失变化情况。结果表明：当镁与锌的金属含量分别为2%和2.5%时,PVC的热稳定时间可达50min,远远超出市售钙/锌的30min,其静态热稳定效果最优。通过动态双辊塑炼和力学性能试验,表明异辛酸镁/锌对PVC制品具有优良的动态热稳定性能和突出的力学性能。     

N-（2-乙酰苯基）-2，5-二甲基吡咯的合成及其在卷烟加香中的应用研究

以邻氨基苯乙酮和2,5-己二酮为原料,通过Paal-Knorr反应合成了一种新型的N-取代吡咯衍生物N-（2-乙酰苯基）-2,5-二甲基吡咯。通过IR、^1H NMR、^13 CNMR、HRMS等波谱方法对产物结构进行了确证,并研究N-（2-乙酰苯基）-2,5-二甲基吡咯的热稳定性以及在300℃、600℃和900℃的热裂解行为。结果表明,温度对合成物质的热裂解产物种类和含量有较大影响．裂解产物主要包括邻氨基苯乙酮、吡啶衍生物、醇等,其中含有多种致香物质,能够有效改善卷烟吸味,增强烟香。     

松木屑生物质热解特性研究

以氮气为载气,采用热重分析仪对松木屑进行热解实验,考察了载气流速、升温速率等对松木屑热解过程的影响,求解了热解表观动力学参数。研究表明,松木屑的热解过程分三个阶段,主要热解温度为200～450℃,600℃后热解反应基本完成;载气流速对热解反应影响较小,升温速率对热解反应影响较大;松木屑热解表观活化能在40～70 kJ/mol范围内。     

STUDY ON THE PYROLYSIS AND RECYCLING OF PVC WASTE AS AN ENERGY SOURCE

The pyrolysis dechlorination of PVC (polyvinyl chloride) has been carried out by batch operation under atmospheric pressure. The kinetics involved in the PVC thermal decomposition was studied by using thermogravimetric technique. Several tests were carried out at the heating rate of 5-10℃/min, the yields of products and the distribution of chlorine were also studied. The kinetic parameters such as activation energies, reaction orders and preexponential factors under nitrogen atmosphere were calculated by applying Friedmans method. The results showed that the PVC thermal degradation is substantially a two-step process. The first step mainly involves dechlorination of the polymers. HCI is the main volatile product and this reaction can be seen as a first-order reaction. A kinetic model for the thermal dechlorination of PVC has been developed.