PVC木塑复合材料热解动力学

将木粉按一定比例添加到PVC中得到复合材料,通过热重分析研究复合材料在空气、N2气氛下不同升温速率时的热解行为。通过Doyle和Tang method法计算了木塑材料的降解活化能。利用活化能分布函数,分析了复合材料在热解、燃烧过程中不同阶段的反应活性变化规律。研究表明,热解过程可分为3个阶段,230～360℃为第一失重阶段,360～430℃为稳定阶段,430～580℃为第二失重阶段。升温速率及反应气氛对热解过程有显著影响。由分布活化能模型计算表明,其热解动力学为一级反应,两个失重阶段的活化能分别为220kJ·mol-1和139kJ·mol-1,反应活性随失重率的增加而减少。     

废旧轮胎热解行为的TG/DTA研究

运用热重/差热联用仪（TG/DTA）研究了4种废旧轮胎样品及3种橡胶原料（天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶）的热解行为,通过TG/DTA数据计算了各个降解阶段的热解动力学参数（表观活化能和指前因子）,并确定了轮胎中的橡胶类型（天然胶和合成胶）,得到其基本组成（有机助剂、橡胶、炭黑和无机助剂）的含量,为进行废旧轮胎的转化利用提供基础数据。结果表明:橡胶原料、轮胎样品的热解过程均可划分为两个一级反应阶段,其中轮胎样品的第1段热解活化能比第2段的小,随着反应温度的升高及转化深度的增大,热解对温度的依赖程度增大;废轮胎样品中可热解部分为64％～66％,炭黑为30％～33％,灰分为3％～6％;升温速率可明显地改变轮胎样品的热解历程,但对热解产物的收率影响甚微;天然橡胶的热解失重和合成橡胶的解聚使废旧轮胎的热解表现为一放热过程。     

热解气氛对油漆稀料和塑料共热解特性的影响

为研究不同热解气氛对油漆稀料与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）共热解特性的变化规律，采用同步热分析仪，根据预实验结果，测定在升温速率为10 ℃/min时，不同热解气氛（空气和氮气）条件下油漆稀料和PET塑料共热解过程中失重（TG）、焓变（DSC）的变化，并采用Coats?Redfern法对样品进行热动力学分析。结果表明，样品在氮气气氛下的热解过程存在明显的滞后现象，质量损失率为82.2 %；在空气气氛中更有利于油漆稀料和PET塑料的共热解反应中间产物的检出；PET塑料及其燃烧残留物在空气中的平均活化能均小于氮气中的值，但混合物在空气中400~475 ℃温度间活化能更低；500 ℃后混合物达到二次燃烧条件。     

煤-合成气共热解特性的研究

选用山东黄县褐煤分别在高压热天平及10g固定床反应器中与合成气共热解对其热失重行为、不同热解终态温度下产物分布及热解半焦燃烧特性进行了详细考察。结果表明,煤－合成气共热解具有与加氢热解基本相似的热失重行为即具有较为明显的热分解和加氢热解失重峰。固定床热解总转化率、焦油收率及热解水分均随终态温度升高而增加,热解半焦燃烧着火点、燃尽温度均随热解终温升高而增加。     

能源作物与传统生物质热重实验的对比研究

利用热天平研究了4种不同类型的传统生物质与2种能源作物在氮气气氛下的热解失重特性,并分别对其反应动力学参数进行了计算。结果表明:几种生物质的热解失重特性按划分的4类表现出4种不同的规律,而同类生物质中能源作物与传统生物质的失重规律相同,但热解程度要明显大于传统生物质。以木质素为主的木屑活化能最低,最易发生反应,同类生物质中2种能源作物比传统生物质白桦活化能低,较容易发生反应。     

手机SIM卡TG-FTIR热解实验研究

利用热重-红外分析仪（TG-FTIR）研究了手机SIM卡在不同升温速率下的热解行为,探讨了升温速率对热解参数及热解产物的影响。采用分布式活化能模型求解了热解活化能,探讨了活化能随转化率的变化规律。研究结果表明：手机SIM卡呈现一段热解,主要热解温区在350～500 ℃,最大失重速率为?62.57%/min,总失重率高达90%。随着升温速率的提高,热解初始温度和热解结束温度均增大,最大热解速率和对应的温度也都增大;热解活化能在170～204 kJ/mol变化,随转化率变化规律呈现先增大后减小再增大后逐渐减小的规律,在转化率0.2时达到最大值;主要热解产物为苯、烷烯烃等可燃成分,而且含有氯、氮等元素;升温速率对热解组分没有影响。     

汽车内饰用麻纤维的热解特性及动力学分析

采用热重-差热同步分析仪对黄麻纤维、红麻纤维和剑麻纤维3种汽车内饰用麻纤维在氮气气氛下采用不同升温速率下的热解特性进行研究。结果表明，氮气氛下3种麻纤维的热解阶段均为2个。不同升温速率下，黄麻纤维的初始热解温度和最大失重速率温度始终最大，最难发生热解。使用无模型FWO法和Starink法计算出的每种麻纤维的平均表观活化能较为一致。运用模型拟合Coats-Redfern法进行热解机理函数对比分析，确定3种麻纤维的热解均符合一维扩散模型(D1模型)。对比可知，氮气气氛下黄麻纤维的平均表观活化能均最大，剑麻纤维的相应值则均最小，综合结论为黄麻纤维的整体热解稳定性最佳、普适能力最强。     

海藻热解特性及动力学分析

采用热分析技术研究了两种海藻的热解特性。热解实验在流量为 100 mL/min 的氮气气氛下,加热终温为 700℃,升温速率为10、20、30、50和 80℃/min 的条件下完成。由失重和失重速率曲线分析表明:热解过程大致可以分为4个阶段:脱水、两个主要脱挥发分和残留物分解。根据热重实验数据,采用Popescu法确定海藻热解机理函数并且计算活化能和指前因子,结果表明Avrami-Erofeev方程可以用来描述海藻的主要挥发分脱除过程,热解机理为随机成核和随后生长机理。随着转化率的增加,活化能和指前因子也随着增加。说明转化率低,热解较容易发生。     

基于显微组分化学键特征的宁夏庆华煤热解特性及动力学分析

通过X射线光电子能谱和傅里叶红外光谱表征宁夏宁东庆华煤不同显微组分的官能团种类、表面结构元素价态分布及化学键赋存特征。采用热重-质谱联用考察庆华煤镜质组和惰质组在不同热解温度下的失重行为和关键气体组分变化。进一步基于Coats-Redfern模型从化学键断裂特征和反应动力学角度探讨煤镜质组和惰质组的热解行为差异。结果表明,庆华煤显微组分的热解失重峰与相应化学键断裂信息能够很好地吻合。不同显微组分的热重曲线变化趋同,但相同热解温度下镜质组的失重率始终高于惰质组。快速热解阶段镜质组较惰质组表现出更大的失重率和最大失重速率。其主要原因在于镜质组的脂肪族官能团相对含量更高,快速热解阶段会发生更多的C_al—C_al断裂。不同热解温度下庆华煤显微组分三个主要热解阶段的活化能和频率因子大小次序为：快速热解阶段>快速缩合阶段>缓慢热解阶段。在快速热解阶段,镜质组和惰质组的平均活化能均约为75 kJ/mol,但镜质组的频率因子更高。     

废旧家电塑料ABS的热解动力学分析

热重法对废旧计算机外壳塑料ABS的热解研究表明,热解过程可分为四个阶段:293～453K为第一热稳定阶段;453～630K为第一热失重阶段;630～800K为第二热失重阶段;800～1073K为第二热稳定阶段.升温速率对热解有较显著的影响,随着升温速率的增加,Ti、Tf和Tm随之提高,但各阶段的最终失重率并无大的改变.热解动力学研究表明,废旧塑料ABS在第二个失重阶段的热解反应级数约为1.5,热解活化能受升温速率和转化率的影响,活化能值在155.48～167.87 KJ·mol-1之间,这个失重段内的活化能平均值为161.22 KJ·mol-1.频率因子(以lnA值计)在11.09～12.12之间.     

杭白菊浸膏热裂解产物的GC/MS分析

用热失重(TG)技术以及在线热裂解(Py)技术对杭白菊浸膏热裂解产物进行了研究。TG曲线显示主要失重区间在120~620℃,质量损失高达87%,选取了失重比较大的几个温度点(300、400、550、620℃)和800℃作为裂解温度,以气相色谱-质谱法(GC/MS)分析其在不同温度下的裂解产物,并对添加不同量杭白菊浸膏的中试卷烟进行了评吸。结果表明:300、400、550、620、800℃裂解温度下检测到的挥发性热裂解产物分别为20种、29种、28种、26种,21种;550℃下杭白菊裂解产物主要是醛类、酮类、酯类和呋喃类物质;550℃时开始出现有害物质,且有害物质的量随着温度的升高而提高;杭白菊浸膏能够显著改善卷烟抽吸品质,赋予卷烟一种特殊的自然风味。     

添加剂对烤烟烟气焦油和CO释放量的影响

在烤烟样品中添加KNO3和KClO3添加剂,采用烟支抽吸测试,结合热重-微分热重-差示扫描量热法联用热分析技术分析添加剂对烤烟燃烧污染物(焦油和CO)释放和烟丝样品热解燃烧的影响,研究烤烟燃烧污染物释放的反应阶段与其燃烧动力学的关系. 结果表明,KNO3和KClO3均能不同程度降低烤烟的抽吸口数、CO释放量及焦油量. KNO3比KClO3更显著地降低烤烟样品在大分子挥发分热解燃烧阶段(504.15~696.15 K)的活化能,促进该阶段的反应,降焦效果明显;而KClO3对烤烟残炭燃烧阶段(696.15~852.15 K)的促进效果略低于KNO3,但其在烤烟小分子挥发物热解挥发阶段(407.15~504.15 K)的促进作用非常明显,两个阶段的综合效果优于KNO3,降低烤烟CO释放量的作用更明显. 同时还研究了添加剂对烤烟燃烧各阶段的反应动力学及反应机理的影响.     

垃圾衍生燃料燃烧历程的试验研究*

采用热重、质谱和红外测试等热分析技术,对垃圾衍生燃料(RDF)在不同气氛、不同升温速率、不同氧化钙和无烟煤掺量条件下燃烧过程的失重特性进行了研究。结果表明:(1)垃圾衍生燃料的燃烧过程包含四个阶段,第一阶段为自由水的蒸发过程;第二和第三失重段在空气气氛下表现为纤维类和橡胶等物质的裂解与燃烧,在氮气条件下体现为裂解;第四阶段为固定碳的燃烧及燃烧中间产物的分解过程。(2)空气气氛下的失重速率高于氮气气氛。(3)氧化钙和无烟煤的掺入可以提高RDF的着火温度、延缓燃尽时间。     

安徽临涣矿区烟煤与生活污泥共燃的燃烧特性与动力学特征

以安徽淮北临涣工业园燃煤电厂煤样品和生活污水处理厂污泥样品为研究对象,采用热重分析法(TGA)对不同混合质量比条件下的煤与污泥进行了共燃实验,同时通过五种反应动力学模型研究了不同燃烧阶段煤、污泥样品共燃的动力学特征,揭示了煤和污泥的燃烧特性。研究结果表明,煤在529℃出现一个失重峰,污泥分别在140, 293和430℃出现三个失重峰,表明污泥的燃烧过程分为三个失重阶段,而煤只有一个失重阶段。煤的可燃性指数与综合燃烧特性指数为11.36×10–6 mg/(K–2•min), 47.16×10–10 K–3•min–2,与煤相比,污泥的可燃性指数与综合燃烧特性指数较低,分别为10.74×10–6 mg/(K–2•min), 13.04×10–10 K–3•min–2。在煤中添加污泥可以提高反应的燃烧特性,混合质量比以90(煤):10(污泥)为宜。随升温速率升高,煤与污泥的失重减少,燃烧失重速率增加,DTG曲线向高温区移动,产生热滞后现象。在固定碳燃尽阶段,混合燃料的活化能均位于两种原料之间,并且随污泥添加量增加而降低,表明污泥的添加有效提高了煤的反应活性并促进其燃烧过程。     

Image analysis of flame behavior for polyolefins and polystyrene in vertical flame test

Although the UL-94 vertical flame test is often used to evaluate the flammability of polymers based on ignition time and combustion duration parameters, a significant amount of information regarding the time course of combustion is difficult to analyze in detail. Herein, image analysis of the time course of the upper and lower end heights, total area, and color division of flame was performed for polyolefins and polystyrene with different molecular weights in the vertical flame test. The combustion process was classified into two stages: before and after the first drip. In the first stage, the upward spread velocity, oscillation, and color of flame were analyzed. It was assumed that the difference in the fuel production rates or thermal decomposition products depends on the molecular structure. In the second stage, the melt flowability, flame position, and combustion continuity differed vastly depending on the molecular structure or molecular weight.     

不同热分析方法研究B炸药的热分解

用差示扫描量热仪(DSC)、热重-微熵热重分析仪(TG-DTG)、动态真空安定性技术(DVST)和温度跃升傅里叶变换红外(T-Jump/FTIR)光谱测定法对B炸药在不同试验条件下的热分解行为进行了研究。结果表明,在50～400℃有一个吸热峰和放热峰,吸热峰与主体炸药TNT的熔化峰相一致,放热峰与主体炸药RDX的分解峰一致。在50～400℃有两个失重阶段,第一个失重阶段的失重量与主体炸药TNT的失重量一致,第二个失重阶段的失重量与主体炸药RDX一致,与DSC分析结果相符。B炸药在100℃/48h下的产气量为0.43mL/g,表明B炸药有好的热安定性。B炸药快速热裂解过程的含氮气相产物主要有NO、NH3、HCN和HONO。含碳气体产物主要有CO、CO2、HOCO和HCN。得到了这些产物相对摩尔浓度随时间变化的曲线。     

十溴二苯乙烷阻燃SBR热失重行为研究

利用热重法(TG)和微商热重法(DTG)研究了以十溴二苯乙烷为阻燃剂的阻燃丁苯橡胶在氮气气氛和空气气氛中的热降解失重行为。结果显示,在氮气气氛下,试样SBR/DBDPE和SBR/DBDPE/Sb2O3都只有一个重合在一起的热失重台阶;而在空气气氛下,试样SBR/DBDPE和SBR/DBDPE/Sb2O3均有三个热失重台阶,分别是DBDPE与Sb2O3反应、丁苯橡胶受热分解、成炭物受热分解;通过不同氛围下TG和DTG比较可以看出,裂解气氛不同可以显著地影响样品的热裂解过程,氮气气氛下的失重速率明显小于空气气氛下的失重速率,在氮气氛围下,样品的热分解主要发生在200~500℃,500℃以后热失重缓慢,且三组试样固体残留物的量分别为32.7%、29.6%、32.8%;而在空气氛围下,样品的热分解均主要发生在300~600℃,600℃以后热失重缓慢,且三组试样固体残留物的量为7%、2.1%、5.5%,固体残留量减少。     

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。     

水稻秸秆与煤粉混合燃烧特性及动力学

采用热重分析法研究了水稻秸秆(RS)、煤粉(PC)及两者不同掺混比的混合物在不同升温速率下(10, 20, 40℃/min)从室温升至1000℃的燃烧特性，用Kissinger?Akahira?Sunose (KAS)法和Flynn?Wall?Ozawa (FWO)法计算了燃烧过程中的活化能。结果表明，失重速率(DTG)曲线中RS比PC多一个失重峰，且残余质量低。随升温速率增加，所有样品DTG曲线均向高温偏移，产生热滞后现象。RS和PC在混合燃烧过程中存在协同效应，且高温区域内更显著。PC掺混比例为50wt%时，混合物平均活化能的计算值较低，仅为76.0 kJ/mol (KAS)和83.2 kJ/mol (FWO)。