阻燃HIPS塑料热解动力学模型

采用热重法进行了含阻燃添加剂的高抗冲聚苯乙烯塑料（flame retarded high impact polystyrene,Br-Sb-HIPS）在不同升温速率下的热解实验,建立了包含3个连续反应的阻燃HIPS热解动力学模型。通过Flynn-Wall-Ozawa法得到阻燃HIPS热解过程的活化能为103～307 kJ·mol^-1,利用多元非线性无约束最优化方法求得模型参数。研究表明,Br-Sb-HIPS 3个反应的活化能和指前因子分别为191.632、213.263、238.331 kJ·mol^-1和11.641、12.772、11.666 min^-1。动力学模型能够很好地预测阻燃HIPS热解过程。     

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。     

白炭黑胎面胶热解动力学研究

在不涉及动力学模型假设的条件下,通过整合多动力学研究方法完成白炭黑胎面胶复杂热解过程的动力学分析,得到热解动力学反应机制并准确得出热解动力学三因子（机理函数、活化能和指前因子）。结果表明：白炭黑胎面胶的热解过程可分为子反应Ⅰ和Ⅱ两个阶段,子反应Ⅰ的机理函数为f（α）＝0.247 3α-3.043 7,活化能为155.26 kJ·mol-1,指前因子为1.288×1012 min-1;子反应Ⅱ的机理函数为f（α）＝0.414 2（1－α）[－ln（1－α）]-1.414 3,活化能为315.40 kJ·mol-1,指前因子为3.099×1024 min-1。     

BP型抑制剂抑制焦炭劣化反应动力学

为促进抑制焦炭劣化技术进步,用热重分析法测得不同温度下BP型抑制剂的抑制焦炭劣化反应动力学实验数据,用未反应核收缩模型对所得数据进行拟合,建立了基于BP型抑制剂的抑制焦炭劣化反应动力学模型,确定了模型参数。统计检验表明模型是显著和可信的。根据Arrhenius方程得到BP型抑制剂抑制焦炭劣化反应活化能Ea=285.0kJ·mol-1和有效扩散活化能ED=164.6 kJ·mol-1,均高于未添加抑制剂的空白焦炭试样S0的劣化反应活化能Ea=142.0kJ·mol-1和有效扩散活化能ED=96.3 kJ·mol-1。依模型算得的抑制焦炭劣化反应过程中的外扩散传质相对阻力ηG/∑η、内扩散传质相对阻力ηD/∑η和界面化学反应相对阻力ηC/∑η数据表明,试样S0的反应主要受界面化学反应和外扩散影响,而试样SBP因负载抑制剂,其反应主要受内扩散和界面反应影响。随着反应的进行,两者的劣化反应受内扩散、界面化学反应同时影响。在较低温度下,焦炭劣化反应主要受界面化学反应控制,随反应温度升高,界面化学反应的相对阻力ηC/∑η逐渐下降。     

MnSO4·H2O热解制备四氧化三锰反应动力学

为了确定空气中硫酸锰分解生成四氧化三锰的机理,用TG-DSC结合XRD分析研究了硫酸锰的热分解行为,用非线性等转化率法和普适积分法研究了硫酸锰脱水和分解过程的反应动力学。研究结果表明,200～400℃之间为MnSO4·H2O脱水阶段,积分动力学机理函数为G(α)=α^3/2, 符合Mampel Power法则,平均表观活化能为117.11 kJ·mol-1;750～1050℃之间为MnSO4的分解阶段,积分动力学机理函数为G(α)=1-(1-α)1/2,符合相边界反应的收缩圆柱体模型,平均表观活化能为226.44 kJ·mol-1,MnSO4等温分解结果与TG-DSC分析结果一致。     

水蒸气气氛下牦牛粪动力学特性研究

采用热重分析法对水蒸气气氛下牦牛粪热失重特性进行了研究,并运用Flynn-Wall-Ozawa法、主曲线法/Kissinger法和分布活化能模型(DAEM)连续耦合的方法对热解过程进行反应机理分析以及动力学参数计算。研究结果表明：牦牛粪水蒸气气化过程主要分为两个阶段,即热解阶段和气固反应阶段;水蒸气对前者有轻微的抑制作用,对后者有显著的促进作用。动力学分析表明,反应级数机理模型(热解阶段和气固反应阶段反应级数分别为2.40和1.17)对牦牛粪水蒸气气化动力学过程有较好适应性;热解阶段的半纤维素、纤维素和木质素热解对应的活化能分别为169.32、 185.76和219.52 kJ/mol;气固反应阶段的热解炭缩合反应和水蒸气气固反应对应的活化能分别为275.59和312.44 kJ/mol。     

碳酸二甲酯与乙醇酯交换反应动力学

在间歇反应釜内,以甲醇钠为催化剂,对碳酸二甲酯与乙醇酯交换合成碳酸二乙酯反应进行了研究,考察了催化剂浓度、反应温度、乙醇与碳酸二甲酯的摩尔配比等因素对酯交换反应的影响,通过数据校正优化了实验原始数据,建立了动力学模型并进行严格的模型检验,得到了可靠的模型参数。结果表明,该反应为连串反应,中间产物为碳酸甲乙酯,反应焓分别为ΔH10=-1.595 kJ?mol-1,ΔH20=0.809 kJ?mol-1;两个反应均为可逆反应,活化能分别为Ea1+=45.633 kJ?mol-1和Ea1-=47.228 kJ?mol-1、Ea2+=55.058 kJ?mol-1和Ea2-=54.249 kJ?mol-1。     

花生壳热解过程及几种动力学分析方法比较

为了充分燃烧利用农业废弃物花生壳,利用TG-DSC热重分析仪,分别以5、10、20、30、50℃·min~(-1)的升温速率,考察了花生壳的热失重行为,并对其热解行为做了进一步研究。结果表明,花生壳的热解分为3个阶段,热失重主要集中在200～400℃,此阶段发生热裂解,生成大量气体,导致样品质量快速减少,是裂解的主要阶段。3种热动力学模型F-W-O法、VW法和Kissinger法估算出的热解反应的表观活化能,分别为180.01 kJ·mol~(-1)、181.35 kJ·mol~(-1)和176.99 kJ·mol~(-1)。3种模型的估算结果相差不大,可为今后花生壳的热解研究提供理论依据。     

饱和水介质条件下油页岩热解动力学

利用高压釜反应装置,对柳树河油页岩进行了热压模拟实验研究,考察了饱和水介质条件下油页岩的热解动力学。利用不同温度下热解产物的实验数据,建立了以沥青为中间产物的连串一级反应的动力学模型,得到了相关的动力学参数,结果表明,油母质热解生成热沥青的活化能约为110 kJ·mol^-1,低于热沥青进一步分解生成页岩油的活化能（约为190 kJ·mol^-1）,说明油母质热解生成热沥青的反应更容易进行。根据实验数据和动力学结果,对油页岩的热解机理和水介质的影响进行了初步探讨。结果表明,在饱和水介质条件下,油页岩的热解温度比无水条件时降低了约120℃。     

采用双外推法计算稻壳热解活化能

采用双外推法确定了稻壳热解的最概然机理函数为Avrami-Erofeev方程G(α)=[-ln(1-α)]4,热解活化能约为70 kj·mol-1,小于文献报道的松木等木质纤维素类生物质的热解活化能(一般大于100 kJ·mol-1),这可能与稻壳灰分较高,起到催化热解作用有关.     

烟酸锶[Sr(C_6H_4NO_2)_2·3H_2O]的热解动力学

采用TG-DTG/DTA等方法对新合成的烟酸锶[Sr(C6H4NO2)2·3H2O]的热解过程及其动力学行为进行了研究,并利用非等温动力学原理,通过Flynn-Wall-Ozawa,Kissinger,Friedman和Freeman-Carroll等方法,计算得到烟酸锶三步热解过程的动力学参数。结果表明烟酸锶的热解分为三步,第一步为失去结晶水的过程,第二步和第三步为配体失去和配合物结构坍塌的过程;活化能(E)分别为(68.03±0.38),(369.98±9.76),(255.53±7.53)kJ·mol-1;指前因子(lgA)分别为7.68,24.69,12.88;反应级数(n)分别为1.1,2.8,1.4。同时采用Coats-Redfern法确定了烟酸锶三步热解阶段可能的机理函数及热解动力学方程。通过多步线性回归方法,确定烟酸锶三步热解过程的最佳动力学模型分别为F1(n=1),2D(n=2),AE4(n=4)。     

基于TG-FTIR的大豆蛋白热解特性研究

利用TG-FTIR技术考察了大豆蛋白在不同升温速率下的热解特性及产物释放情况,并根据TG数据对大豆蛋白在热解过程中动力学及热力学参数的变化进行分析.结果表明:大豆蛋白的热解温度区间为250～450℃,不同升温速率下最大失重速率对应温度分别为329.0、331.7、347.2℃;热解过程释放大量NH3、HCN、胺类、酰胺等含氮化合物;在主要反应区间内,大豆蛋白热解表观活化能的平均值为214.46 kJ·mol-1;随着热解程度的加深,表面扩散由控速步骤变为非控速步骤.     

过氧化苯甲酰在空气中的热分解动力学研究

利用热分析技术对过氧化苯甲酰在空气中的热分解进行了实验研究,考察了升温速率分别为0.1、0.2、0.5、1K·min-1时过氧化苯甲酰的放热情况。分别用传统的计算方法和等转化率法得到了反应的动力学参数,在不同升温速率条件下,传统计算方法得到的活化能为9.16、22.17、36.86、64.71kJ·mol-1;用等转化率方法得到的活化能范围为90～230kJ·mol-1。相对于传统方法,等转化率方法计算得到的表观活化能与实际反应的契合度更高。     

室温固化剂对硅树脂热分解反应动力学的影响

采用Flynn-Wall-Ozawa和Friedman法分别计算了高温和室温条件下固化硅树脂的热分解反应动力学参数,研究了室温固化剂四乙撑五胺对硅树脂两个热降解过程("解扣"降解和"重排"降解)的热分解反应动力学的影响.结果表明,高温固化硅树脂的"解扣"式热降解的活化能为168.52kJ.mol-1,反应级数为3.31,频率因子为1.31×1011s-1,而"重排"式降解的活化能为230.42kJ.mol-1,反应级数为2.08,频率因子为7.23x1011s-1.四乙撑五胺对硅树脂"解扣"式热降解影响明显,活化能比高温固化的硅树脂低大约21kJ.mol-1,而对硅树脂"重排"降解的热降解反应动力学影响不大.     

橡胶催化热解动力学分析

利用TG-DTG技术研究了橡胶催化热解过程,并采用多升温速率和单升温速率相结合的方法对热解第一阶段动力学数据进行分析。推导出橡胶热解反应级数为3/2,反应动力学方程为da/dt=2/(3~(1/2)a)·A exp(-E RT),表观活化能为148～162 kJ/mol,指前因子lnA为28～32。     

氧化钡催化降解聚苯乙烯的热分析动力学

研究了聚苯乙烯(PS)热降解和BaO催化降解PS的过程,依据非模型动力学(MFK)方法得到了PS和PS-BaO降解的活化能,分别为210 KJ·mol-1和200 kJ-mol-1,表明BaO是PS降解过程的有效催化剂.尤其是在降解初级阶段,BaO的加入使得PS降解活化能由250 KJ·mol-1下降到200 kJ·mol-1,这也表明Bao的加入改变了PS降解的引发过程.最后还应用MFK方法得到PS催化降解的等温转化率曲线,根据该曲线可以估算给定转化率所需要的反应时间或者反应温度,从而为实际应用提供指导.     

真空下活性煅白制备的反应动力学研究

利用自制动态测压装置对白云石在真空下热分解的反应动力学进行了研究。结果表明:白云石的热分解过程可分为第一、第二两个分解阶段,分别为碳酸镁组分的分解以及碳酸钙组分的分解。真空下白云石第一、第二分解阶段活化能分别为288.2、313.0 kJ·mol~(-1),均小于热重中测得的第一、第二分解阶段的活化能306.8、327.1 kJ·mol-1。真空的引入使得白云石热分解过程更加容易、更加充分。     

808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155.48～167.87KJ·mol-1之间, 整个失重段内的活化能平均值为161.22KJ·mol-1.频率因子(以lnA值计)在11.09～12.12之间.     

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.     

腐殖酸热分解动力学

采用热重分析法(DTA-TGA)研究了腐殖酸的热分解过程及其动力学,分析其DTA-TGA曲线可得:热分解反应发生在284.65~417.16℃;用红外光谱(FT-IR)、核磁氢谱(1H NMR)、核磁碳谱(13C NMR)对腐殖酸结构进行表征,用Flynn-Wall-Ozawa(F-W-O)法、Kissinger法及?atava-?esták法计算出腐殖酸热分解反应的表观活化能为210.83 kJ·mol-1,指前因子对数为17.55;确定了其热分解反应的级数和动力学参数,且热分解反应机理为二级反应;腐殖酸在氮气氛围下维持1min寿命的最高使用温度为278℃;同时,计算出腐殖酸样品热力学参数焓变、熵变及摩尔自由能变分别为67.99 kJ·mol-1、-164.83 J·(mol·K)-1和176.36 kJ·mol-1。