聚酯的热分析与热分解动力学的研究

基于热分析动力学理论,在单一升温速率下采用差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TG)对两种PET(a-PET和b-PET)试样在空气中的热解过程进行研究.通过考察DSC曲线得到两种PET的玻璃化转变温度(Tg)、熔点(Tm)、结晶温度(Tc)和结晶度等,得到结果:a-PET和b-PET的玻璃化转变温度分别为80.70℃和93.81℃,熔点分别为261.41℃和260.31℃,结晶温度分别为128.28℃和229.59℃,结晶度分别为27.76%和31.17%.通过Freeman-Carroll方法计算不同试样各阶段热解反应的活化能、反应级数和指前因子.结果表明:PET有两个主要的热解阶段,第一阶段在340～445℃温度区间中,a-PET的活化能、反应级数和指前因子分别为141.00kJ·mol-1和0.65、4.97E+9 min-1;b-PET的活化能、反应级数和指前因子分别为167.128 kJ/mol、0.39和4.33E+11 min-1;第二阶段在515～561℃温度区间内,a-PET的活化能、反应级数和指前因子分别为106.48 kJ/mol、0.66和2.2E+6 min-1;b-PET的活化能、反应级数和指前因子分别为123.04kJ/mol,0.70和1.05E+7 min-1.     

氢氧化铝脱水过程的动力学研究

根据变温DSC-TGA曲线,运用Coats-Redfern方程,对某拜耳法氧化铝厂工业种分氢氧化铝的脱水过程进行动力学研究。结果表明,在温度段268.08℃~308.21℃和473.14℃~548.51℃,氢氧化铝的脱水动力学反应机理分别为三维扩散和化学反应,其表观反应速率常数分别为0.0353 s-1和0.0913 s-1,反应活化能分别为817.13kJ/mol和501.47kJ/mol。     

用DSC研究环氧树脂的固化反应

本文用动态与等温DSC研究了环氧树脂—甲苯钠迪克酸酐—苯甲酸铅的固化反应动力学,方法较简便。动态法测得该反应为二级反应,活化能E为59.9kJ/mol,频率因子A为1.3×10~6;等温法测得E为62.4kJ/mol,A为1.2×10~5。     

应用TG-FTIR研究鹤岗烟煤的热解特性

采用TG-FTIR联用技术研究了鹤岗烟煤的热解过程。研究表明,在升温速率为30℃/min时,该煤的热解过程可以分为4个阶段,其中在430～650℃区间发生剧烈热解反应,DTG曲线在489℃时出现最大值。热解气体的逸出情况由FTIR进行实时检测,并且定性分析了CH4、CO2、CO和焦油的析出情况。通过比较TG/DTG曲线和FTIR数据,发现TG和FTIR的分析结果是一致的。假定煤热解反应为一级反应模型,分不同的温度区间采用Coats-Redfern法求解煤热解反应动力学参数,计算结果与实验符合较好。     

聚苯醚/环氧树脂体系的固化反应和热分解动力学研究

用动态差示扫描量热法和热重分析法研究了PPE/EP体系的固化反应和热分解反应,结果表明,其固化反应热和最大放热峰的峰温均随着PPE含量的增加而减小。PPE/EP体系的分解过程为一级反应;以Kissinger最大失重速率法求得表观活化能为184.54kJ/mol;以Ozawa等失重百分率法求得10%~30%的失重率下反应表观活化能在208.09~188.64kJ/mol之间,频率因子InA值在34.55~31.05min-1之间,表明PPE/EP体系的热稳定性很高,这为覆铜板的制作提供了重要动力学参数。     

农药生产废渣燃烧/热解特性研究

在30 ℃/min升温速率下,利用热重分析方法对农药生产废渣热解和燃烧过程进行了分析,发现农药废渣燃烧过程可以分为两个阶段：150~400 ℃和400~600 ℃。在600 ℃时,农药废渣的燃烧反应程度已经达到了96%。农药废渣热解和燃烧过程的第1个失重阶段基本重合。利用Achar法求得了农药废渣燃烧和热解过程的反应机理函数,以及表观动力学参数。分析发现热解与燃烧第1阶段的反应机理函数相同。利用热重–傅里叶变换红外光谱分析对30 ℃/min升温速率下农药废渣热解和燃烧过程中的气体析出情况进行了分析,发现农药废渣热解过程中,有大量的SO2析出,SO2的析出集中在300~600 ℃区间内,在此区间内,还有少量的CO2和H2O析出,CO的析出主要在高温段发生。对燃烧条件下的FTIR分析表明,氧气的存在使得SO2的析出提前,农药废渣中的N在较低温度下以NH3的形式释放,而在热解条件下,农药废渣中的N的释放主要是高温区生成的HCN。     

等转化率法对生物质热解动力学的研究

采用Starink等转化率法对玉米芯和花生壳的热解过程进行了动力学求解,在不同的转化率下玉米芯的活化能变化较小,基本在(208.11±7.11)kJ/mol,而花生壳的活化能则变化较大。同时,采用主曲线法对玉米芯热解过程进行机理函数筛选,当转化率小于0.6时,玉米芯热解过程遵循四级反应;当转化率大于0.6时,玉米芯热解过程遵循三级反应。     

碳热还原法合成TiB_2的反应动力学研究

采用TG-DSC热分析仪,对碳热还原法合成TiB2的反应混合物进行了热重分析,采用全程等温热重法,对碳热还原法合成TiB2的反应过程进行了动力学研究,并对反应产物进行了XRD分析。研究结果表明,碳热还原法合成TiB2的反应过程分为三个阶段:第一个阶段试样单位面积的失重与反应时间成抛物线关系,反应速率由碳的扩散过程所控制,反应的表观活化能为168.36kJ/mol;第二阶段试样单位面积的反应失重与时间成线性关系,反应速率由化学反应速率所控制,反应的表观活化能为165.28kJ/mol;第三阶段试样单位面积的失重与反应时间成抛物线关系,这一阶段的反应速率由碳的扩散过程所控制,反应的表观活化能为218.47kJ/mol。     

广东地区生物质成型燃料燃烧动力学特性研究

采用德国NETZSCH STA409PC同步热分析仪对广东地区生物质成型燃料分别在20 K/min、30 K/min和40 K/min的升温速率下进行了热重动力学实验,实验从室温升至终止温度1273 K,并由热重实验数据计算可燃特性指数、燃烧特性指数等特征参数和动力学参数,分析升温速率对其燃烧特性的影响。计算结果表明,随着升温速率的提高,最大失重速率点向高温一侧偏移,最大失重速率升高,可燃特性指数、燃烧特性指数和燃尽特性指数都随之升高。热解燃烧阶段反应级数较大,为1.32~1.45,焦炭燃烧阶段较小,为0.91~1.15,且该阶段反应级数随升温速率的提高有一个减小的趋势。热解燃烧阶段活化能低于焦炭燃烧阶段,且随升温速率变化不明显,分别为88.32~103.80 k J/mol和101.31~123.72 k J/mol。对比其他生物质燃料,其反应级数较高。     

有机硅无溶剂浸渍漆的固化动力学研究

采用示差扫描量热法(DSC)对有机硅无溶剂浸渍漆分别在5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min4个不同升温速率下的固化过程进行动态扫描。通过T~β外推法确定了该浸渍漆的固化工艺参数,根据Kissinger-Ozawa方法求得该漆固化反应的活化能为16.684 kJ/mol,碰撞因子为5.951×103。通过Crane方程求得固化反应级数为1.127。     

纳米改性变压器油的热分解活化能研究

纳米改性技术在提高变压器油纸复合绝缘的击穿强度和老化性能方面已显示了极大的潜力,开展纳米材料改性变压器油（简称：纳米变压器油）热分解过程及其热稳定性的研究对于其实际应用至关重要。基于热反应动力学理论,采用热重法测试分析了TiO2纳米变压器油在5种不同升温速率（5、10、15、20和25 ℃/min）下的热分解过程,利用微分法和积分法分别计算了纳米变压器油样的主要动力学参数。结果表明纳米变压器油的平均热分解反应活化能可达61.38 kJ/mol,活化能的数值受计算方法的影响,其中FWO方法计算结果最为可信,其线性相关系数高达0.997 80,利用此方法计算得到的TiO2纳米变压器油的热分解反应活化能为63.37 kJ/mol。该研究结果表明纳米材料改性有利于提高变压器油的活化能,提高其热分解稳定性,这种方法为评估纳米变压器油的热稳定性及其综合性能提供了参考。     

CuNi-GDC双金属阳极支撑的IT-SOFC制备及性能

采用柠檬酸低温自蔓延燃烧法制备了具有纳米尺度的Cu0.5Ni0.5O-GDC阳极粉末,利用差热分析、XRD对其物相进行了分析。研究了CuNi-GDC阳极片在氢气中还原前后的孔隙率和微观组织,对其电导率进行测试,并研究了CuNi-GDC阳极支撑的电池性能。结果表明:通过柠檬酸低温自蔓延燃烧法可以在较低的温度下合成出高催化活性的纳米粉末,CuNi-GDC阳极片还原后孔隙率达到了31.08%;CuNiO-GDC阳极片在空气中的电导率较低,导电活化能为39.494 4 kJ/mol,在H2气氛中的电导率大大提高,导电活化能为3.690 6 kJ/mol,650℃的电导率达到了209.299S/cm。以CuNiO-GDC双金属阳极支撑的单电池在650℃电池的开路电压为0.7 V,最大输出功率为0.278 W/cm2,短路电流密度为1.452 A/cm2。     

热解过程中棕榈壳焦的物化结构演变特性

该文主要对生物质热解过程中焦炭物化结构的演变特性与转化机理进行分析研究。在固定床反应器上,以棕榈壳为样品,热解终温从300~1 000 ℃下制得焦炭,采用比表面积和孔径分析仪与傅里叶红外光谱仪等用对不同温度下所得焦炭的物化结构进行深入分析。研究发现煤焦的表面孔隙结构的形成和丰富主要集中在400~600 ℃,随着碳化温度的升高,孔面积先增大后减小,在约600 ℃有较高的比表面积;棕榈壳焦内的有机官能团(C＝O,C-C,C-H,C-O 和 OH等)的断裂和缩合也主要发生在中低温度段,同时固体焦内,碳的含量逐渐增加,而氢元素的含量逐渐减少。     

阻燃聚氯乙烯电线绝缘材料的热分解动力学研究

采用热重分析(The rmogravimetrical Analysis)的方法研究了阻燃聚氯乙烯电线(ZR-BV)绝缘材料在空气中的热降解行为,并采用Kissinger法和Flynn-Wall法计算了绝缘材料的热降解动力学参数。TG曲线表明,阻燃处理的聚氯乙烯电线绝缘材料热降解可分为3个过程,材料的热降解速率随升温速率的增加而增加。由Kissinger法和Flynn-Wall法计算得到阻燃聚氯乙烯电线绝缘材料的降解平均活化能依次为133 kJ/mol和134 kJ/mol。     

褐煤热解平行反应动力学模型研究

采用热重分析方法对海拉尔和霍林河褐煤进行了等速升温热解实验研究.在无需预定子反应活化能分布和转化率的前提下,建立了新的热解平行反应模型,并利用所得到的热解实验数据,通过计算获得了褐煤热解动力学模型参数.模型中各子反应的活化能E主要分布在100-500 kJ/mol之间,而指前因子A主要在107到1026s-1之间,E与InA表现出了很好的线性关系,说明所建模型具有很好的动力学补偿效应.利用该热解动力学模型对两种褐煤的热解过程进行了预测,结果表明,该模型可实现热解中失重速率以及剩余质量曲线的准确预测,最大平均偏差均分别小于9.12%和0.73%.采用该模型对不同煤与实验条件下的热解过程进行了预测,结果均符合较好,表明该模型具有较宽的适用范围.     

新型环氧胶粘剂的制备及其性能研究

采用两种固化剂十二烯基琥珀酸酐(K-12)和甲基四氢苯酐(MTHPA)与改性胺类潜伏性固化剂(LRC30)联合固化环氧胶粘剂,对比测试了两种胶粘剂的粘度、凝胶化时间和拉伸强度。结果表明:两种新型环氧胶粘剂的拉伸剪切强度相差不大,都在27 MPa以上,具有优异的粘接性能;表观活化能为70~75 kJ/mol;制胶48 h后60℃下用K-12固化的胶粘剂的粘度比用MTHPA固化的胶粘剂的粘度大,都可达35 P以上。     

Al^3+取代对低饱和磁化强度钇铁石榴石铁氧体烧结特性的影响

采用传统氧化物陶瓷工艺制备低饱和磁化强度(4πMs)钇铁石榴石铁氧体,研究不同烧结温度时Al3+取代对材料气孔率(P)和收缩率(η)等烧结性能的影响。根据不同烧结温度样品收缩率的拟合直线计算Al3+取代样品的烧结活化能,并结合热重-差热(TG-DSC)联合分析研究Al^3+取代量对活化能的影响机制。结果表明,Y3Al5O12铁氧体的成相温度高于Y3Fe5O12铁氧体的成相温度;1420℃烧结时,随着Al3+取代量x由0.6增大至1.4,烧结活化能从191 kJ/mol增大到257 kJ/mol,烧结更加困难,烧结样品的P从1.63%增大到3.60%,η从16.62%减小到14.38%。     

流化床温度下石油焦焦炭与NO反应动力学研究

基于石油焦焦炭的物理化学特性，利用升温热重技术，研究了流化床温度条件下的NO与石油焦焦炭间的多相反应动力学特性，并考察了热解终温以及燃烧过程对该反应的影响。结果表明，在流化床温度下，焦炭对NO的还原反应活性主要由其孔隙结构决定，石油焦焦炭与NO之间多相反应属于内扩散控制。采用Coats-Redfern法分析了升温热重数据，3种不同石油焦焦炭(JMc，GHc，WHc)的动力学机理分别为1-(1-X)4, 1-(1-X)3和-ln(1-X)3，活化能分别为192.17、198.33 和207.7 kJ·mol-1。热解终温的变化对焦样的活性基本没有影响，而反应活性随燃烧的进行有所改善。