非线性等转化率法研究聚苯乙烯热解反应活化能与转化率的关系.pdfVIP

　第 24 卷第 8 期 高分子材料科学与工程 Vol. 24 ,No. 8 　2008 年 8 月 POL YMER MA TERIAL S SCIENCE AND EN GIN EERIN G Aug. 2008 非线性等转化率法研究聚苯乙烯热解 反应活化能与转化率的关系 1 1 1 2 曾文茹 , 姚 　斌 , 宗若雯 , 周允基 ( 1. 中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室 ,安徽 合肥 230027 ; 2. 香港理工大学屋宇设备工程学系 香港) 摘要 :首次采用非线性等转化率法研究了聚苯乙烯在氮气中不同升温速率下的非等温热重曲线 ,通过程 序拟合得到了热解过程中活化能 Eα与转化率 α的关系 。实验结果显示 ,在氮气中聚苯乙烯存在一个失 重阶段 ,起始热解温度随升温速率的增大而升高 。动力学拟合结果显示 ,热解初始阶段的活化能值较 低 ,约为 80 kJ/ mol ,主要对应于聚合物链中弱键的任意断裂反应 ,其反应速度很快 ; 随着反应的进行 ,活 α 化能 Eα逐渐增大 ,当 0 3 后趋于平缓 ,此阶段 Eα的平均值约为 145 kJ/ mol ,反应主要为聚合物链本 α 身的断裂 、解聚 ;当 0 9 时 , Eα值迅速减小 ,反应以链终止反应为主 。 关键词 :聚苯乙烯 ;非线性等转化率法 ;热解 ;活化能 ;转化率 中图分类号 :O631. 3 + 1 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :(2008) 　　聚苯乙烯是城市废旧塑料的主要成分 。通 聚苯 乙烯为 ACROS OR GAN ICS 公司产 过裂解法制备苯乙烯及其它低分子燃料和化工 品 ,平均分子量 250 ,000 ,通过切割 、研磨 ,筛选 原料 ,是回收废旧聚苯乙烯最重要的途径 。目 出40 mesh～60 mesh 样品待用 。 前 ,对于聚苯乙烯热重动力学研究主要采用模 1. 2 　热重分析 ( ) 型拟合法 。由于实验条件及处理方法不同 ,文 热重分析 TG 实验在 Shimadzu TGA50H 献结果差异较大[1～4 ] 。采用模型法所得活化 型热分析仪上进行 。升温速率分别为 5 ℃/ 能是表观平均值 ,而速率常数中的活化能只有 min 、10 ℃/ min 、15 ℃/ min , 升温范围 20 ℃～ 在基元反应中方可保持常数 。在复杂的非均相 600 ℃,氮气气氛 ,流量 20 mL/ min ,样品用量 反应中测得的活化能是由各个基元反应及它们 约为 4 mg～5 mg 。 对整个反应相对贡献大小决定的 , 因此它就可 2 　结果与讨论 能是温度 ,或温度和转化率的函数[5 ,6 ] 。为了 2 . 1 　热分析数据 更深入了解聚苯乙烯热解历程 ,本文首次采用 Fig. 1 为不同升温速率的聚苯乙烯在氮气 非线性等转化率法[7 ] 研究聚苯乙烯热重动力 ( ) ( )