光电离质谱技术在线监测不同部位烟草裂解产物

为了实时、在线研究烟草原料烟丝的热裂解产物,本工作搭建了一套热裂解光电离质谱装置。利用真空紫外光电离飞行时间质谱装置研究烤烟烟丝不同部位(上-B2F、中-C3F和下-X2F)分别在300、400、500、600和700℃热裂解时的产物,在线获得3个部位烟丝一系列热解产物的光电离质谱图,比较不同裂解温度下热解产物的变化规律。实验进一步分析了500℃下热解产物,如乙烯胺(m/z 43)、异戊二烯(m/z 68)和二甲基呋喃(m/z 96)等信号强度随时间的动态变化曲线,掌握裂解反应的动态变化过程。通过主成分分析(PCA)法对裂解产物质谱图进行统计分析,得到不同部位烟丝化学成分的差异。其中,m/z 58、96、110组分为下部烟(X2F)热解的标志性产物,m/z 43、126组分为中部烟(C3F)的代表性产物,上部烟(B2F)的主要代表性产物为m/z 84组分。结果表明,光电离质谱技术是一种研究烟草热解产物动态变化的重要手段,可通过评估裂解产物中主要成分及相对含量快速区分不同部位烟草样品。     

在线热解-光电离质谱法研究Li2CO3对松木热解的影响

利用热重分析结合在线热解-光电离质谱法研究了Li₂CO₃对松木催化热解过程的影响。热重分析结果表明,Li₂CO₃的掺入能够使松木热解向低温区移动,且不会显著增加焦炭的产量。在线热解-光电离质谱研究结果表明,松木的3种组分,纤维素、半纤维素和木质素,对催化剂Li₂CO₃的响应不同：纤维素和半纤维素主要热解产物产量有下降趋势,而木质素主要热解产物产量却明显上升;松木主要热解产物的最大生成速率时间和温度都有不同程度的减小。本实验结果表明,热解产物对催化剂的不同响应与它们自身结构有密切关系,在松木热解过程中,Li⁺能降低含氧热解产物的C-O键能从而促进裂解。     

热裂解-在线真空紫外光电离质谱法研究固体物热裂解

为了实时、在线研究一些固体物质的热裂解产物,自行搭建了一套热裂解-在线真空紫外光电离质谱装置。利用真空紫外灯作为电离源,并结合垂直引入飞行时间质谱,初步研究了聚丙烯在400~600 ℃和卷烟烟丝在400~700 ℃热解时释放的气相产物。本实验不仅在线获得了一系列热解气相产物的光电离质谱图,还了解了各产物,如丙烯（m/z 42）、戊二烯（m/z 68）等在不同温度下随时间的变化曲线,从而获知热解反应的动态变化过程。结果表明,真空紫外光电离质谱法是研究固体物热裂解的重要手段,可以为研究热解动态变化和产物形成机理提供重要信息。     

MALDI-TOF质谱法分析聚合产物

采用基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱(MALDI-TOFMS)测定高分子聚合物,可灵敏、快速地获得聚合物的平均分子量和聚合分散度数据,由高分辨率的MALDI-TOFMS谱图还可获得聚合物中各聚合链的绝对分子量、链节质量、端基质量等结构信息.本研究采用2,5-二羟基苯甲酸为基体,对聚丙二醇和硅烷化聚乙二醇合成产物进行MALDI-TOFMS分析.     

STA-FT-IR-GC/MS联用技术在烟草热解过程研究中的应用

将同步热分析、傅立叶红外光谱和气相色谱-质谱组成联用检测系统,对样品在氮气和氮氧混合气氛中的热解产物经傅立叶红外光谱,并对不同温度点的主要热解产物GC-MS进行同步分析。该方法能够对样品进行在线分析和热解产物的分析研究,联用技术减少样品前处理过程中的浓缩和转移,减少了分析结果的人为因素,使分析结果的准确性、精密度大大提高。     

HTPB/镁铝合金含量对含硼富燃推进剂压强指数影响

通过推进剂的燃速、热重(TG-DTG)分析和高压差示扫描(DSC)分析手段研究了端羟基聚丁二烯(HTPB)/镁铝合金(MA)含量变化对含硼推进剂压强指数的影响。采用燃速u与压强P的关系u=apn,求出该推进剂的压强指数n(压强范围0.5 MPa~1.5 MPa)。燃速测试实验结果表明,当HTPB/MA含量为27.3%/3%时,压强指数为0.280,而当HTPB/MA含量为20.3%/10%时,压强指数升高到0.420。通过推进剂的TG-DTG和DSC热分析可知,含硼推进剂中HTPB含量较低、MA含量较高时,推进剂失重较快,且推进剂的热分解受到压强的影响显著增强,特别是氧化剂高氯酸铵(AP)的低温分解受压强影响非常显著,因而燃速较高,压强指数也高。     

利用高分辨质谱和主成分分析法研究酸洗预处理对生物质热解的影响

利用热重分析和高分辨质谱研究了氢氟酸预处理工艺对稻壳和杨木两类生物质的热分解特性和热解油组分的影响。结果表明,氢氟酸可有效脱除生物质中的K、Mg、Fe等微量矿物元素,其中稻壳的矿物元素脱除率可达92%。脱除矿物元素后,生物质的热失重峰显著地向高温区偏移,固定碳的产量减少,挥发成分的产量增加。高分辨质谱检测到的热解油组分包括以酸、醛、酮、醇、酚、呋喃为主的含氧化合物和以吡啶为主的含氮化合物,酸洗前后各产物的含量有较大变化。基于质谱数据,利用主成分分析法分析和探讨了热解油中特征组分在矿物质脱除前后的变化情况。结果表明,酸处理可降低生物质热解油中含氮化合物的产量,降低幅度可达50%。     

聚丙烯腈纤维热稳定化过程的光电离质谱研究

利用热解-单光子电离飞行时间质谱(Py-SPI-TOF MS)和热重-质谱(TG-MS)联用仪研究了聚丙烯腈（PAN）原丝在氮气和空气两种气氛下的热稳定化过程。结果表明,PAN原丝在发生热失重之前便已形成部分环化结构,随着温度的升高,PAN原丝在氮气气氛下呈现出2个热分解阶段：第1阶段为线型分子链的断裂以及含氮小分子的脱除,主要生成HCN、NH₃、丙烯腈单体、二聚体以及三聚体等热解产物;第2阶段为环化结构的热裂解,伴随着较多成环化合物和轻质烯烃的产生。而在空气气氛中,氧化作用有利于环化结构的形成和稳定,明显抑制了第2阶段的热分解。此外,较慢的升温速率也有助于环化结构的形成。依据光电离质谱实时在线的研究结果,证明了氧气和温控条件在PAN原丝热稳定化过程中具有关键性作用。     

在线光电离质谱结合GC/MS研究阻燃型聚氨酯的热解

本工作利用热重（TG）、气相色谱-质谱（GC/MS）以及在线光电离质谱法对聚氨酯硬泡（RPUF）和添加了阻燃剂聚磷酸铵（APP）与可膨胀石墨（EG）的RPUF的热解过程进行了研究。热重分析结果显示,3种材料的热降解过程均可分为两个阶段。GC/MS对3种材料热解产物的检测结果表明,APP的加入促使大量含氮多环芳烃生成,这些多环芳烃加速了高温下RPUF表面焦炭层的形成,有助于提高阻燃效果;而EG对于RPUF热解产物没有明显影响,说明EG是一种典型的物理膨胀型阻燃剂。在线光电离质谱的实验结果进一步验证了上述结论,并得出RPUF、RPUF/APP、RPUF/EG热解过程的两个阶段分别来自聚氨酯的初始热分解以及初始热解产物的二次分解。     

光电离质谱结合GC/MS研究棉麻织物的热解

选取生物质类固体废弃物中的棉麻织物作为研究对象,利用热重、同步辐射真空紫外光电离质谱以及气相色谱-质谱联用技术研究其在低压环境中的热解过程。热重分析结果显示,半纤维素和木质素在麻布中的含量高于棉布中的。结合产物的光电离质谱图以及气质联用仪的实验结果对主要产物进行了定性分析,并研究了热解产物随温度的变化趋势,发现500℃下棉布的热解产物最多,而麻布由于含有较多的半纤维素和木质素成分,表现出较宽的热解温区。此外,热解产物中乙醇醛的含量极低,证明了它是纤维素的二次分解产物。     

柴油机SCR系统脲基产物热解动力学试验研究

为了从化学反应路径上寻求减少柴油机SCR系统中脲基产物生成的方法,利用量子化学方法结合热重分析法Thermogravimetric Analysis(TGA)对脲基产物进了热解特性研究。量子化学方法表明,尿素存在2种转化为缩二脲的反应路径。热重曲线表明,尿素、缩二脲的热解试验过程均包含3个阶段,认为第一阶段为二者的单一组分热解阶段并包括组分升华过程,后二个阶段包含复杂反应。采用了Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法分析各产物的TG曲线,获取各产物在热解阶段的表观活化能,计算结果表明,FWO法获取的尿素热解反应表观活化能与Brack机理的相符,并获取了缩二脲的升华焓。量子化学方法构建的脲基产物热解机理与活化自由能计算值准确解释了脲基产物的热解特性,从而为柴油机SCR的控制策略提供降低脲基产物生成的方案。     

再造烟叶烟气中刺激性气味的关键化学组分研究

为研究再造烟叶烟气中刺激性气味的关键化学组分,本工作利用元素分析仪（EA）与电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）表征天然烟叶、再造烟叶以及基片,解析3种原料的化学组成差异。利用U型固定床热解反应器对3种原料进行热解实验,产生的气态产物先通过与固定床反应器出口相连的光电离质谱（SPI-MS）进行实时在线检测,同时结合气相色谱-质谱（GC-MS）的离线定性分析结果确定热解产物的具体组成。随后,采用主成分分析（PCA）法对谱图进行统计学分析,以区分3种原料热解后特征产物的质荷比（m/z）,选择含量显著差异的产物作为模型化合物,开展嗅辨实验。结果表明,再造烟叶烟气中刺激性气味的关键化学组分主要为环戊酮、环己酮和4-乙基苯酚。此外,根据产物随温度的实时变化谱,能够准确了解上述模型化合物在热解过程中的温度释放范围。该研究可为后续减少再造烟叶中刺激性气味提供数据支撑。     

真空紫外光电离质谱研究稻壳和稻秆的热解

利用同步辐射真空紫外光电离质谱（SVUV PIMS）对稻壳和稻秆的热解过程进行了研究。通过改变光子能量,获得了随光子能量变化的质谱图,并鉴定了热解过程的主要产物。本工作测量了不同热解温度下的产物质谱图,并结合热重分析,对两种样品热解产物与温度的关系进行对比研究。稻壳与稻秆的热重曲线非常相近,但二者的产物质谱图却差异明显,主要表现在m/z 114和m/z 96等几种半纤维素产物丰度随温度变化的趋势不同。本工作还测量了若干特征产物随时间变化的谱图,结果表明,半纤维素在低温下就开始出现,且生成速度较快,而大部分的木质素分解速度较慢,温度区间也相对较宽,其分解伴随着整个热解过程。     

聚碳酸脂的热降解性能研究

本文采用TG方法研究了国内外五种PC在空气和N2中的热稳定性，采用动态FTIR方法探讨了热氧降解机理，并以TG方法计算了热降解动力学参数。结果表明，试样的平均分子量越高．分布越窄，端基活性越小，含量越少，分解温度越高。主链酯基的水解为其热氧降解的主要机理。Doyle－Ozawa积分法所得热降解活化能为117.5kJ／mol,幂前因子为1．11×107min(－1)。     

真空热解在回收风电叶片中的研究

研究了风电叶片粉碎料的真空热解工艺。研究结果表明，在试验条件下，叶片中的树脂组分充分热解，冷凝后形成热解油、热解气与剩余固体，热解温度为热解反应的主要影响因素，真空度对产物的气液形态影响明显，热解油为多种有机化合物组成的混合物。通过叶片热解产物及热解工艺的分析，认为真空热解在风电叶片的回收处理中可起到有效处置作用，出产多种有价值的回收产物，且该工艺具备工业化条件与基础，可有效推动并维护风电产业绿色循环发展。     

改性豆油的化学结构对其性能的影响

通过豆油的转酯化反应、环氧化反应和开环酯化反应制备得到了化学改性豆油.考察了改性豆油分子结构对流变性能、氧化稳定性与摩擦性能的影响.实验结果表明,端链酯基的支链化与增加中位链酯基碳链长度可以提高改性豆油的流变性能.增加中位链酯基碳链长度会提高改性豆油的摩擦学性能,但同时也降低了其氧化稳定性.     

改性玄武岩纤维增强树脂基摩擦材料的摩擦磨损性能

以聚醋酸乙烯酯改性玄武岩纤维、环氧乳液改性玄武岩纤维、硅烷偶联剂(KH550)改性玄武岩纤维、玄武岩矿物纤维为增强纤维,采用热压成型法制备改性玄武岩纤维增强树脂基复合材料,研究不同改性玄武岩纤维对复合材料硬度、冲击强度和摩擦磨损性能的影响。采用SEM和EDS对摩擦表面、磨屑形貌进行显微分析和元素分析。研究结果表明:4种改性玄武岩纤维作为增强纤维制备的树脂基摩擦材料具有相近的力学性能;聚醋酸乙烯酯改性玄武岩纤维增强树脂基摩擦材料具有更好的抗热衰退性能和摩擦磨损性能,在制动过程中更有利于形成完整稳定的摩擦膜。     

热重-剑桥滤片捕集-气相色谱/质谱法研究β-胡萝卜素的热解行为

为了研究β-胡萝卜素的热解行为,采用热重/差热分析（TG/DTA）,结合自行设计的剑桥滤片捕集装置,研究了空气氛围下β-胡萝卜素44种热解逸出产物相对含量随着温度段的动态变化情况,并推测了β-胡萝卜素的热解机理。在10 ℃/min的升温速率、400 mL/min空气流量下,通过对β-胡萝卜素进行TG/DTA分析,得到其主要热失重区间为200~450 ℃。按50 ℃为一次取样间隔,将整个热失重区间划分为5个小的温度段,各个温度段的逸出产物经捕集处理后,依次进气相色谱-质谱(GC/MS)分析。根据各温度段下总离子流色谱图的总峰面积以及实际质量损失占总质量的百分比来验证了剑桥滤片装置的捕集效果。结果表明,该剑桥滤片装置捕集效果明显;β-胡萝卜素的热解产物主要集中在250~300 ℃、300~350 ℃两个温度段逸出;热解产物中生成了β-环柠檬醛、二氢猕猴桃内酯、β-紫罗兰酮、β-环氧-紫罗兰酮等一些非常重要的香味物质;44种热解产物的相对含量随着温度段的变化较为显著。     

1,2,4-三嗪类化合物的研究ⅩⅦ——3-甲硫基-5-羟基-1,2,4-三嗪的不正常对甲苯磺酰化产物的质谱鉴定及结构研究

运用质谱分析等手段,对3-甲硫基-5-羟基-1,2,4-三嗪的对甲苯磺酰化反应的产物进行系统鉴定,并通过高分辨质谱确定其新化合物为N-[6-(3-甲硫基-5-负氧基-1,2,4-三嗪基)]吡啶内鎓盐。     

纳米聚四氟乙烯表面改性方法的研究

本文通过对改善聚四氟乙烯(PTFE)表面粘接性能的表面改性和处理方法的分析，论述了该方法用于纳米聚四氟乙烯表面改性的可行性，提出了长链烷基醇、烷基硼酸酯和烷基硼烷可用于纳米聚四氟乙烯的表面改性的设想，改性后的纳米聚四氟乙烯应该具有良好的分散稳定性和摩擦学性能。