稀酸水解木素的热失重特性及其动力学分析

采用热重分析的方法研究了稀酸水解木素在不同升温速率时的热解特性及升温速率对热解反应的影响,并根据微分热重曲线,建立了动力学模型,计算了热解反应的动力学参数.结果表明:200～450℃温度区间是水解木素热解的主要阶段;随着升温速率的增大,热重曲线向高温区移动,升温速率为10、20和30℃/min时,失重速率分别在311.9、323.8和338.1℃左右出现最大值,且微分热重曲线均只出现一个较大的失重峰.根据Coats-Redfern法,稀酸水解木素在不同升温速率下的热解可用两个一级反应表示,随着升温速率的提高,活化能有所降低,低温区稀酸水解木素的活化能在18.27～18.47kJ/mol之间,高温区的在74.45～84.37kJ/mol之间.     

聚硫聚氨酯的合成及其热力学性能

以聚硫橡胶(PS)、聚四氢呋喃(PTMG)、二苯基甲烷二异氰酸酯(DPMDI)为原料,制备聚硫聚氨酯(PS/PU)复合材料。研究了G4、G112、G21C不同型号聚硫橡胶及其质量分数对聚硫聚氨酯复合材料结构和热力学性能的影响,进行了红外分析、差示扫描热分析(DSC),通过TGA确立了热降解活化能。结果表明:G4和G21C型聚硫橡胶改性的聚氨酯具有更好的热稳定性能,其降解活化能可达171.36kJ/mol。     

沙尔湖褐煤和红沙泉不粘煤的热解动力学及热解产物分布

该文对沙尔湖褐煤和红沙泉不粘煤两种煤样进行了热解动力学分析和热解产物分布特性研究。采用TA-Q600在氮气载气量为100mL/min、4种升温速率(30、50、80、100℃/min)下进行热解,然后利用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法和分布活化能模型(distributed activation energy model,DAEM)进行动力学分析。分析结果表明:两种煤的活化能随着转化率的升高而升高;不同煤阶煤样活化能分布存在差异,沙尔湖褐煤和红沙泉不粘煤分别在活化能200kJ/mol和150kJ/mol处出现分布函数的最大值。铝甑低温热解法(510℃)和格金低温热解法(600℃)分析表明沙尔湖褐煤焦油产率分别为8.16%和10.18%,而红沙泉不粘煤分别为7.43%和8.49%。     

废旧乱线的热重分析及中试试验研究

利用差热热重分析仪研究了废旧乱线（PE线）外皮热解特性,通过热重和热重微分曲线得出动力学3参数,同时应用独立建设的中试设备进行了PE线的热解试验.试验结果表明：PE线热解温度区间较长,为267～580℃,活化能和指前因子分别为259.19kJ/mol和3.79×1017 min-1,反应级数为1;热解产物既有烃类大分子...     

不同粒径城市污泥热解和燃烧动力学研究

采用德国耐驰公司STA 409pc热重分析仪,对3个不同粒径的污泥颗粒(d≤0.25mm,0.25mm0.83mm)以升温速率20℃/min在纯氮和空气气氛中进行实验,并对污泥进行了元素分析和工业分析,对金属的含量进行测定.采用MATLAB 7.11.0(R2010b)中的surface fitting tool进行平面拟合的方法计算了相关的动力学参数.结果表明,污泥的热解可以分为3个阶段:水析出阶段(100～180℃)、挥发份热解阶段(205～550℃)和部分难挥发有机物与无机物的降解阶段(550～900℃).而污泥的燃烧可以分为4个阶段:水析出阶段(100～180℃)、挥发份的燃烧阶段(180～475℃)、碳燃烧阶段(475～595℃)和无机盐分解阶段(595～900℃).不同粒径下污泥热解第2阶段活化能约为48kJ/mol,反应级数为1.5～1.8.燃烧第2阶段的活化能约为33kJ/mol,反应级数为1.1～1.8.燃烧第3阶段活化能约为176kJ/mol,反应级数为1.1～1.2.     

无机纳米粒子对木粉/高密度聚乙烯木塑复合材料热学及力学性能的影响

为了探讨3种无机纳米粒子(纳米碳酸钙(NPCC)、纳米蒙脱土(NMMT)和纳米氧化铝(NAL))对木粉/高密度聚乙烯(HDPE)木塑复合材料热学性能和力学性能的影响,采用模压成型方法制备木粉/HDPE木塑复合材料,利用综合热分析仪和热膨胀系数仪分析了木塑复合材料的热学性能,并测定了其力学性能.结果表明,3种无机纳米粒子对木粉/HDPE木塑复合材料的热学性能和力学性能均有一定影响.其中:添加NPCC可使木粉/HDPE木塑复合材料的线性热膨胀系数降低38.95%,并具有较好的热稳定性,从而在受热过程中的起始热分解温度提高了2.8℃,600℃时的残重率提高了39.1%;同时,添加NPCC的木粉/HDPE木塑复合材料力学性能提高的幅度最大,其拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了32.86%、11.05%和35.32%.     

褐煤直接热解特性及动力学行为的热分析研究

提出了一种不经预干燥的褐煤直接热解工艺,将褐煤的干燥与热解气化集成于同一个反应器中,利用自身干燥产生的水蒸气作为气化剂,提高其转化效率。采用热质量分析仪测定了海拉尔褐煤的热解特性,分析了其直接热解的可行性;考察了升温速率和含水率对直接热解行为的影响;通过动力学参数对直接热解行为进行定量分析。结果表明:海拉尔褐煤的直接热解可分为初始干燥阶段、干燥-热解阶段(活化能小于5 kJ/mol)、主要热解阶段(活化能为10~24 kJ/mol)和缩聚反应阶段(活化能为65~85 kJ/mol);提高升温速率促进了水分和挥发分的协同反应、挥发分析出和缩聚反应降低了活化能,固定碳剩余质量分数由23.34%减小至19.66%;在升温速率100℃/min条件下,随着试样含水率的增加,水分与固体的反应加强,活化能降低,热解固体干基产率由61.62%降低至59.23%,说明褐煤中水分对其热解有促进作用。     

松针热解的实验和数值模拟研究

文章选取松针作为典型的生物质,对其热解动力学展开研究。在惰性气体中分别在升温速率为10、30、50 K/min下开展松针热重实验,质量损失速率曲线中出现2个特征峰,分别对应半纤维素和纤维素的热解。采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法计算松针热解的活化能,分别为63.90～205.23 kJ/mol和59.56～203.85 kJ/mol。采用分布活化能模型(distributed activation energy model, DAEM)计算指前因子的值。利用shuffled complex evolution(SCE)方法优化热解动力学参数,优化热解动力学参数预测的热重曲线与实验数据高度吻合。利用开发的多组分生物质热解求解器biopyrolysisFOAM进一步模拟松针热解,并将优化后的热解动力学参数作为初始参数。模拟结果显示,在不同的升温速率下,模拟结果与实验数据吻合度较高。     

聚甲基丙烯酸甲酯/蒙脱土纳米复合材料的热分解

采用TG、DTA研究聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及聚甲基丙烯酸甲酯/蒙脱土纳米复合材料(PMNC)在N2气氛条件下的热降解行为.结果表明,在N2中,PMMA有一个失重阶段,而PMNC为两个失重阶段.利用改进的Coats-Redfern积分法计算PMMA及PMNC的热分解动力学参数,PMMA热分解的平均表观活化能E为160.58kJ/mol,指前因子的对数值lnA为28.07,其热分解的机理函数为三维扩散方程.PMNC第一个阶段的平均表观活化能E为258.731 kJ/mol,lnA为45.623 1,第二个阶段的平均表观活化能E为199.897 kJ/mol,lnA为27.482 4,其热分解的机理函数均为二维扩散方程.     

聚对苯二甲酸丁二醇酯的热重分析

用热重分析法（TGA）探讨聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）热降解的动力学,揭示了PBT的热稳定性、热解反应级数和热解活化能。以高纯度氮气为载气,在不同载气流量、不同升温速率下对PBT进行降解,通过失重曲线和微商曲线分析其结构的稳定性,建立反应动力学方程。结果表明：PBT作为工程塑料在高温下有较好的稳定性,在N2中降解过程为一阶失重,流量对降解几乎没有影响;增大升温速率,分解的起始温度、失重平衡温度和最大失重率温度均呈增加趋势。PBT的热解可分为两个阶段,降解前期,即失重率在25％～50％之前,可视为零级反应,其平均活化能为261．3kJ／mol,降解反应的中后期直至完全降解,可视为一级反应,其平均活化能为186．7kJ／mol。升温速率对两段降解的温度区间划分有影响,随着升温速率增加,零级反应温度范围逐渐扩大。     

皮层对皮-芯结构木塑复合材料性能的影响

【目的】研究在两种不同芯层材料的复合体系下,增强材料含量与皮层厚度对共挤出(皮-芯结构)木塑复合材料弯曲与热膨胀性能的影响。【方法】以共挤出技术为加工工艺,选取短玻璃纤维(SGF)为皮层的增强材料,制备共挤出型(皮-芯结构)木塑复合材料(WPC)。分析了在芯层1与芯层2两种复合体系下,不同皮层厚度(1.0、1.2及1.6 mm )和皮层填料含量(0%、10%、20%、30%和40%)对共挤出型皮-芯结构WPC的弯曲性能和热膨胀性能的影响。【结果】当表面为纯的高密度聚乙烯(HDPE)时,在芯层1和芯层2两个复合体系中,皮层越厚则复合材料的热膨胀系数(LTEC)越高,其热膨胀性能越差; 当SGF的加入量恒定时,其LTEC随着皮层厚度的增加而降低。当皮层的弯曲模量比芯层低时,共挤出木塑复合材料的弯曲模量随着皮层厚度的升高逐渐降低; 当芯层的弯曲模量比皮层低时,共挤出木塑复合材料的弯曲模量随皮层厚度的升高而升高。皮层为SGF/HDPE材料时,在芯层1和芯层2两个复合体系中,随着皮层SGF的含量从0%增加到40%时,其弯曲性能显著性提高,LTEC显著降低。当皮层的 LTEC 值比芯层大时,皮层厚度的降低可以降低共挤出木塑复合材料的LTEC; 当皮层的 LTEC 值小于芯层时,共挤出木塑复合材料的 LTEC 随皮层厚度的增加而减少。【结论】通过改性芯层可以提高皮-芯结构木塑复合材料的整体性能,其增强趋势与表层的增强趋势相似。     

引发剂对硅烷化杨木单板/聚乙烯薄膜 复合材料性能的影响

为分析引发剂对硅烷偶联剂的协同效应,以高密度聚乙烯(HDPE)薄膜为胶黏剂,乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)和引发剂过氧化二异丙苯(DCP)为杨木单板的改性剂,制备硅烷化杨木单板/HDPE薄膜复合材料。分别采用力学试验机、动态力学分析仪(DMA)和冷场发射扫描电子显微镜分析引发剂DCP用量(0、0.05%、0.10%、0.15%)对复合材料物理力学性能的影响。结果表明:在引发剂DCP的诱导下,硅烷化杨木单板与HDPE薄膜发生了化学交联反应,形成了优良的胶接结构,硅烷化杨木单板/HDPE薄膜复合材料的力学性能、耐水性能和耐高温破坏性能都显著增强。当引发剂DCP添加量达到0.15%时,复合材料的胶合强度、木破率、静曲强度和弹性模量值分别由1.02 MPa、2%、60.10 MPa、5 102 MPa增加至2.07 MPa、95%、77.20 MPa、6 822 MPa; 吸水率和吸水厚度膨胀率分别由77.80%和5.79%降低至53.75%和4.09%。DMA结果显示,复合材料的耐高温破坏能力随DCP添加量的增加而改善,当DCP用量由0增至0.15%时,复合材料在130 ℃时的储能模量保留率由44.19%提高到88.34%,胶接界面层失效的温度点从147 ℃提高至197 ℃。     

Fe2O3/氮掺杂石墨烯复合材料的热分解动力学

对Fe₂O₃/氮掺杂石墨烯（NG）的热解行为进行热重研究,分析出物质的热分解特性和机理函数。通过水热法制备Fe₂O₃/NG样品,在氮气氛围的保护下分别以5、10、15、20 K/min的升温速率线性升温到1 473.15 K。使用Kissinger Akahira and Sunose（KAS）、Flynn-Wall-Ozawa（FWO）两种“model free”方法和Coats-Redfern模型拟合法进行热动力学拟合,结果表明：FWO和KAS两种拟合法估算的表观活化能变化范围分别为404.08~424.65 kJ/mol和405.52~427.10 kJ/mol,且表观活化能随着转化率的增大而增加;FWO和KAS两种拟合法估算的表观活化能平均值分别为410.92 kJ/mol和412.74 kJ/mol,相差0.4%;Mample Power（P3）是最能反映Fe₂O₃/NG分解机理的函数。     

稀土配合物[Ln(C3H7NO2)2(C3H4N2)(H2O)](ClO4)3(Ln=Eu,Dy)的合成、表征与热分析

合成了稀土高氯酸盐与咪唑、DL-α-丙氨酸的两种配合物晶体．经傅立叶变换红外光谱(FT—IR)、元素分析和化学分析测定后确定其组成为[Ln(C3H7NO2)2(C3H4N2)(H2O)](ClO4)3(In=Eu，Dy)．用差示扫描量热法(DSC)在高纯流动N2气氛下测定了两种配合物的热分解数据，它们的热分解过程都是由两个放热峰组成，两个配合物开始分解的温度分别为497．2K，491．8K，峰顶温度分别为564．4K和613．2K，544．4K和615．1K，热分解焓值分别为2026kJ／mol和961．2kJ／mol，2596kJ／mol和1097kJ／mol．测定结果表明配合物有较高的热稳定性．     

邻苯二甲酸二元醇聚酯合成、表征与热解动力学

以钛酸四正丁酯为催化剂,2-乙基己醇为封端剂合成邻苯二甲酸聚1,2-丙二醇酯、邻苯二甲酸聚1,3-丁二醇酯和邻苯二甲酸聚1,4-丁二醇酯系列聚酯.经化学方法分析比较3种样品的酸值、羟值和皂化值.通过红外光谱仪、凝胶渗透色谱和热重分析仪-差示量热扫描仪等仪器分别分析比较了3种聚酯样品的分子结构、数均相对分子质量和分布以及热稳定性能,理论计算了热分解表观活化能.邻苯二甲酸聚1,2-丙二醇酯、邻苯二甲酸聚1,3-丁二醇酯和邻苯二甲酸聚1,4-丁二醇的分解焓分别为648.7 J/g、822.6 J/g和266.7 J/g,热分解表观活化能分别为77.36 kJ/mol、66.80 kJ/mol和71.22 kJ/mol.     

二乙基次膦酸铝的热分解动力学研究

以TG-DTG为手段,研究二乙基次膦酸铝阻燃剂在氮气气氛中的热分解动力学;利用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法对其进行热分解动力学研究,计算出该阻燃剂的平均热分解表观活化能分别为260.2和259.4 kJ/mol;利用atava-estk法研究该阻燃剂的热分解机理属于相边界反应,得到其热分解动力学方程为g(α)=1-(1-α)1/3。     

Enhancing the energy potential of food waste digestate via catalytic co-hydrothermal treatment: The pyrolysis and combustion performance of hydrochar

Catalytic hydrothermal treatment is considered one of the most promising technologies for recovering energy from carbonaceous wastes. In so doing, it facilitates the realization of waste-to-energy and resource utilization efforts. In this study, hydrochar was prepared from food waste digestate and wood waste via catalytic co-hydrothermal treatment using potassium carbonate (K₂CO₃) and sodium carbonate (Na₂CO₃) as alkali catalysts. Based on the physicochemical properties of hydrochar, including proximate analysis, element distribution, high heating value (HHV), surface functional groups, and morphology, the gaseous products of pyrolysis and the combustion performance of hydrochar were further investigated using TG-FTIR-MS and TG-DSC, respectively. In addition, the hydrochar combustion kinetics and thermodynamics were probed. Specifically, the hydrochar obtained from Na₂CO₃ catalysis (HC-Na) demonstrated a higher heating value (26.85 MJ·kg?1) with higher calcium retention, while the hydrochar obtained from K₂CO₃ catalysis (HC-K) had a greater number of functional groups and larger carbon content. Moreover, the pyrolysis gaseous products of hydrochar were rich in hydrocarbons. HC-K exhibited better comprehensive combustion performance with the activation energy (Ea) values of 79.32 kJ·mol?1 and 67.91 kJ·mol?1 using the Flynn-Wall-Ozawa and Kissinger-Akahira-Sunose methods, respectively. These results provide a prospect for enhancing the comprehensive utilization of carbonaceous solid waste through catalytic co-hydrothermal treatment.     

菱镁矿粉及其料球分解的TG动力学

在热分析仪上进行了菱镁矿粉的程序升温(5、10、15、20、30 K/min)热重动力学实验,用Coats-Red-fern积分法确定了动力学特征参数。菱镁矿粉的分解可分为开始和快速两个阶段,分解速率可用一级速率式表示,活化能分别为130.784 kJ/mol和163.728 kJ/mol。升温速率的增加,开始分解和快速分解两个阶段的转换温度升高,转换分解分数降低。     

磷酸钴铵的合成及热分解动力学研究

以CoCl2.6H2O和(NH4)3PO4.3H2O为原料,在适量表面活性剂聚乙二醇-400的存在下,先在室温下研磨反应混合物进行固相反应,然后将反应混合物在80℃下保温陈化4h,接着用水洗去混合物中可溶性的无机盐,然后在110℃下烘干2h,得到(NH4)3CoPO4.H2O晶体材料。用XRD,IR,SEM及TG/DTA对产物进行表征。采用热重差热法(TG/DTA)分析研究该产物的热分解过程。结果表明,(NH4)3CoPO4.H2O在105～800℃有2个显著的失重平台,这2个失重过程机理函数所对应的活化能、频率因子(LnA)及热分解机理机理函数分别为:(a)E=97.83kJ/mol,lnA=23.26s-1,[ln(1-a)];(b)E=87.36kJ/mol,lnA=15.60s-1,1-(1-a)1/2。