废轮胎橡胶的热重分析

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1、第!"卷第"期河南师范大学学报#自然科学版$%&’(!")&("*++!年*月,&-./0’&123/0/)&.40’5/673.869:#)09-.0’;<63/<3$=3>(*++!??????????????????????????????????????????????????????????????????????文章编号@"+++A*!BC#*++!$+"A++B"A+D废轮胎橡胶的热重分析E王学锋"F朱桂芬"F刘茜霞"F姜凤玲*#"(河南师范大学化学与环境科学学院F河南新乡FDG!++*H河南省高等学校环

2、境科学与工程重点学科开放实验室H*(新乡市针织厂环保科$摘要@对废轮胎橡胶进行了热分析研究F着重探讨了升温速率和重金属盐I碳酸钠等催化剂的加入对废轮胎热解的影响(研究发现F碳酸钠分子能够有效地降低热解反应的活化能F加速热解反应的进行(废轮胎橡胶的主要热解机理是主链中具有不饱和键的高分子断裂F产物主要是单体I二聚物和碎片(关键词@废轮胎H催化剂H碳酸钠H热分析中图分类号@JK!!+(GB文献标识码@L随着汽车工业和交通运输事业的发展F对轮胎和其它橡胶制品的需求量日益增多F与此同时F废旧轮胎的产生量也急剧增加(用热解法处理

3、废旧轮胎能够有效地回收资源和能源F因此目前日益受到重视F但是目前该技术的推广受到一定的限制F主要原因是热解设备投资大I热解过程能耗高I热解产品质量不佳等F其核心是催化剂问题M"N(以往研究者侧重于对废轮胎热解过程的报道F对废轮胎橡胶的催化热解问题较少涉及(本文运用非等温热重分析技术分别研究了几种催化剂添加后对废旧轮胎热解过程的影响F对废轮胎的热解机理和催化作用进行了初步探讨(O实验部分O(O试剂和仪器本实验样品为混合废旧汽车轮胎橡胶粉末F颗粒大小是B+目(加入的催化剂均是分析纯F轮胎粉末样品与各种催化剂颗粒混合F搅拌均

4、匀后放入烘箱中F保持C+P左右F直至前后重量变化不超过"Q(热重分析是在RSJA"型微量热天平#上海天平仪器厂生产$上进行(实验条件为@样品量F约"+TU左右H记录纸速率FDTTVA"!A"TWXH气氛F动态干燥氮气F流速为@D+Y"+ABTVTWXH坩埚F无盖陶瓷坩埚F高GTTF直径GTTH升温速率FA""+ZVTWX(O([数据处理采用积分法处理实验数据M*N(令]#^+A^$_#^+A^‘$#"$式中F^试样初始质量H^@试样在温度为a时的质量H^‘@试样最终质量+@设总体热解速率可表示为b_b9]cd1#

5、$]edfgh#Ai_ja$d1#$#*$式中Fe@指前因子Hc@反应速率常数FTWXA"Hj@气体常数Fk(!"l_#TmnVZ$Hi@活化能Fol_TmnHa@温度FoHp#q$@固体反应物中未反应物与反应速率有关的函数F它的大小取决于反应机理(首先令=#$]rb_1#$#!$+E收稿万方数据日期@*++*A""A+"(第"作者简介@王学锋#"sB!t$F男F河南洛阳人F河南师范大学化学与环境科学学院副教授(L3河南师范大学学报*自然科学版13884年升温速率!"#$"&’()%*+,-.(/012由式*

6、31和*41可得5#%76#79:*71";*71"<*=1*>?9!@1*A18C/=/=/=<*=1"B9=/6B9=#="B9=D?E*/=1*="?9@$1*F1=式中2?为指数积分G$为对应于7"7*%1的温度HE*/=1对式*A1两边取对数5I’J;*71/I’J<*=1"I’J*>?9K@1*L1式*L1右端与温度无关2而左端与温度有关2近似认为/I’J<*=1是09$的线性函数2I’J;*71也必然是09$的线性函数2从式*F1可看出2<*=1既与温度$又与M有关HNO&&OIIP-和QO((RST4U

7、给出了<*=1的表达式58HA4FV4I’J<*=1"8H3FL?D*8HAAWD8HF3L?1X089$*V14>?8HAA*8HAFD8H8F4?1X08I’J;*71"I’J/8H3FL?/*Y1!@$把7/$数据带入表0中的;*71的函数中2从I’J;*71对应于09Q的数据中2在某一确定的温度范围内可以找到一个函数;*712使得I’J;*71和09$成线性关系2根据式*Y1即可算出动力学参数?和>HZ结果与讨论ZH[升温速率对热解的影响废轮胎橡胶粉末在未加催化剂时的热解随升温速率的变化情况以及相应的微商热重曲

8、线如图0和图3所示H从图0中可以看出2失重曲线随着升温速率的提高而后移2在失重量相同的情况下2热解所需要的温度相对较高2但对最终热分解效率影响不大H从图3中可以看出2随着升温速率的提高2Q]曲线后移2最大降解速率出现的温度随之升高2说明升温速率对废轮胎热解的影响很大2主要原因是废轮胎属于不均匀的固体物质2其各个组成成分的特性随着