热重-傅立叶变换红外光谱联用法研究超支化聚氨酯/丙烯酸酯的热性能及热分解机理

采用热重分析仪(TG)和差示扫描量热仪(DSC)对自制的超支化聚氨酯(HPU)和UV固化超支化聚氨酯丙烯酸酯(HPUA)在不同气氛下的热失重行为和玻璃化转变温度(Tg)进行分析,在此基础上,结合热重红外联用仪(TG-FTIR)探究了HPU和HPUA的热分解机理。热重分析结果表明:HPU和HPUA在氮气气氛下具有相似的热分解行为,均有3段热分解温度;在空气气氛下的热分解与氮气气氛下的热分解相比,其分解行为相似,但前者的分解更迅速。DSC分析表明:接入丙烯酸羟乙酯(HEA)后,HPUA的Tg明显低于HPU。热红联用对热分解机理的分析表明:空气气氛下的分解比氮气气氛下更迅速,降解更完全。HPU的3段热分解分别为:醇的降解、氨基甲酸酯键的降解、脲基键的降解;HPUA的3段热分解分别为:丙烯酸羟乙酯的降解、氨基甲酸酯键的降解、脲基键的降解。

热重-红外联用对橡胶热分解过程的探究

热重-红外联用在可燃性物质的热分解现象分析中应用广泛。利用热重-红外联用分析橡胶热分解过程,探讨橡胶垫中橡胶在受热时质量与温度的关系、焓变,分析和鉴别释放的气体。得出橡胶垫中橡胶热分解存在两个失重过程:200~550℃为第一阶段失重,是橡胶自身分解吸热所致;600~750℃为第二阶段失重,该阶段是长链烷烃自身燃烧放热所致,得到橡胶垫中橡胶成分含量为56.04%。

同源生物炭对蓝藻热解特性及气体产物的影响

为探究蓝藻生物炭掺和对原料热解特性和释放气体产物的影响,以铜绿微囊藻(MA)为原料,基于热重红外联用技术(TG-FTIR)研究铜绿微囊藻生物炭(MAC)掺和前后混合样的热解特性与气体产物变化。结果表明,混合样品热解主要区间由322~434℃变为242~422℃,不仅温度区间发生偏移且温度范围由112℃拓宽至180℃,增加60.5%。热解过程中混合样的活化能表现为不同程度的升高,CH4、CO_(2)和羰基类化合物等产物的红外吸光度有不同程度的变化。随着MAC制备温度的升高,混合样品的热解结束温度降低,最大失重速率基本不变,活化能由22.77 kJ/mol增至42.17 kJ/mol;掺和MAC400时芳香醛类、CH4的释放量增加,羰基化合物释放量减少,CO_(2)含量在500℃以上出现明显的二次提升;掺和MAC600时芳香醛类、呋喃类、CH4和CO_(2)的释放量减少。随着MAC掺和比例的增加,混合样品的热解结束温度升高,最大失重速率降低,活化能由22.77 kJ/mol增至36.93 kJ/mol。掺和比例为75%时热解释放气体中CO_(2)减少,掺和比例为25%时,含羰基化合物、酸类、呋喃产生量降低。

利用TG-FTIR研究造纸黑液碱木质素的热解机理

采用热重-傅里叶红外光谱(TG-FTIR)联用的分析方法对造纸黑液碱木质素的热解失重特性和产物生成特性进行了研究。结果表明:碱木质素热解失重过程可分为3个阶段,其中200~500℃是碱木质素主要的热解挥发阶段,反应符合一级反应动力学模型,利用Coats-Redfern动力学模型计算得出不同升温速率下热解主反应的表观活化能为39.3~43.1 k J/mol。FTIR的实时分析结果表明:碱木质素热解的气态产物主要有H_2O、CO_2、CO、CH_4、甲醇、酚类和N_2O;产物中的CH_4、甲醇、酚类和N_2O主要在300~500℃区间内释放,随着热解温度的升高,这些气态产物在420℃附近集中释放,且产量达到最大。

微波脱水改性对我国典型褐煤热解特性的影响

选取了我国主要褐煤产区不同变质程度的3种典型褐煤用微波进行了脱水改性处理,采用热重–红外联用仪着重研究了改性前后褐煤热解特性的变化。结果表明,经过微波处理后,褐煤中的水分大幅度下降,固定碳和热值上升,颗粒断裂和收缩,褐煤煤阶上升。改性褐煤热稳定性增强,热解曲线向高温区和烟煤方向移动,热解开始温度、失重峰温和结束温度升高,最大和平均失重速率及最终失重量降低,热解综合特征参数下降,活化能上升,热解活性变差。热解产物中的CO2、CO和甲酸等小分子活性物质在改性后的析出量减少,CH4和稳定的芳香类物质对二甲苯、苯酚的析出量增加,表明褐煤在改性后不稳定的结构发生分解和转变,稳定相组分增加。

用TG-FTIR考察煤燃烧过程中石灰石固硫影响因素

大量燃煤伴随而来的环境问题是 SO2 污染及酸雨 ,用钙基固硫剂固硫可以降低 SO2 污染 ,改善大气环境质量 ,是一种投资少 ,见效快的实用技术 .用碳酸钙作为吸收剂 ,考察了煤燃烧过程中固硫的影响因素 .实验表明 ,用石灰石固硫的最佳工况条件是温度为 1 0 0 0℃左右 ,钙硫比为 3∶ 1 .

基于TG-FT IR分析的木屑热解机理

采用热重-红外联用(TG-FT IR)方法考察了木屑的热解规律,选择Kissinger和Ozawa 2种算法对木屑热解动力学参数进行估算,并采用固定床实验装置考察了木屑热解反应温度对产物分布的影响。结果表明,在不同升温速率及热解终温为950℃的热解条件下,木屑底物的失重率维持在77%～83%,且热解产物以气相产物为主,包括CO2、CH4、CO等;当温度高于200℃时,底物出现明显的热解过程,最高失重率下对应的温度随着升温速率的增加而升高。Kissinger和Ozawa 2种算法得出木屑热解反应活化能E分别为130.14和133.21kJ/mol,频率因子lnA分别为26.28和26.47min-1。木屑热解较理想的热解温度应控制在700℃以上,此时热解产物以CO、CO2、CH4、H2气体为主;随着温度的升高,CO体积分数迅速下降,H2体积分数迅速上升,CO2和CH4的体积分数基本不变。木屑固定床热解实验结果与其TG-FT IR的结果基本一致。

电子电器产品中聚氯乙烯(PVC)材料成分的定性定量分析方法

根据PVC材料的特性和生产工艺,PVC材料一般由PVC树脂、增塑剂、稳定剂、抗氧剂和填料等成分组成。这些组分会影响材料的各项使用性能,对于生产企业的原材料开发和回收利用有着重要的参考意义。本文通过使用红外光谱仪、热重分析仪、气质联用仪,采用一定的化学前处理和分析方法,对已知配料的PVC材料进行分析,通过测试结果和已知成分的比较,制定PVC材料成分的定性定量分析方法。

煤自燃机制的TG-FTIR研究

为研究煤自燃发生发展过程中煤分子结构变化特征,以阜生矿15号煤为例,分析中硫含量煤样的自燃机制。采用热重-傅里叶红外光谱(TG-FTIR)试验,得到不同热失重阶段特征温度以及相应阶段内发生反应的煤分子结构和分解温度;分析原始煤样官能团分布特征和不同温度煤样官能团含量随温度的变化特征,得出5种煤分子结构官能团组成及含量。研究表明:低温氧化过程中,阜生煤样关键反应温度范围为130~170℃;自燃原因为煤样中硫份的存在以及C-H键和C-O/C-O-C键氧化,提高了煤分子结构的化学活性,促进了煤自燃发生。

煅烧过程中水泥原料含硫物质的转化形式

以水泥生料,粘土,石膏和氧化钙为原料,配制不同含硫量的生料经高温煅烧制备出水泥熟料.采用XRD衍射仪、SEM扫描电镜及热重-红外联用仪研究该生料在制备水泥熟料过程中含硫物质的转化形式.实验结果表明:随着温度升高到800℃以上时,生料中的CaCO3开始分解.分解产物CaO与SO2反应生成CaSO4.在温度超过1 380℃时,开始释放出SO2,在1 420℃时SO2释放量达到最大.对烧成熟料的检测说明原、燃料中的硫应是以硫化物形式被固熔到熟料液相中.

柠檬酸和苹果酸在卷烟阴燃状态下的燃烧行为和机制研究

[目的]比较研究柠檬酸和苹果酸在卷烟阴燃状态下的燃烧行为和机制。[方法]利用微燃烧量热仪(MCC)考察升温速率对柠檬酸和苹果酸燃烧行为的影响;利用热重-红外联用仪(TG-FTIR)比较研究其燃烧过程,特别是主要热解气相产物的形成规律,探讨其燃烧机理。[结果]MCC测试结果发现,在相同的燃烧条件下,柠檬酸的易燃性优于苹果酸,但燃烧性稍差于苹果酸;升温速率对柠檬酸和苹果酸燃烧行为的影响很大。TG-FTIR测试结果发现,柠檬酸和苹果酸的燃烧行为主要取决于热解气相产物的生成;柠檬酸相对于苹果酸更易发生热分解,且在热解过程中生成更多的H2O、CO2、CO和羰基化合物。[结论]初期相对较弱的热解稳定性和热解气相产物中可燃性气体和不可燃性气体的相对组成,共同决定了柠檬酸易燃性强于苹果酸而燃烧性稍弱于苹果酸的燃烧行为。

水泥生料高温双固硫体系与SO_2释放

水泥生料含有大量CaCO3和SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO等矿物,理论上是性能优良的复合固硫剂。利用"反相萃取分离法"分离硅酸盐矿物相,借助XRD和TG-FTIR对不同硫含量生料在煅烧过程中复合高温固硫体系作用机理和升温过程中SO2释放情况进行了探讨。结果表明,水泥生料高温固硫分为两个体系:1150～1400℃温度区间CaO-Al2O3-CaSO4铝相固硫体系起主导作用;1400～1450℃区间CaO-Al2O3-Fe2O3-CaSO4铁铝酸盐相固硫体系起主导作用;两者的固硫效果不尽相同,前者是非稳态固硫在温度升高至1400℃左右会再次释放出大量SO2,后者属于稳态固硫,最终将硫固化在熟料当中。

不同气氛下高硫焦热解过程硫形态研究

在He气氛和CO_2气氛下,研究高硫焦的热解行为。采用TG-IR-GC/MS联用仪分析了热解过程中气体的硫元素形态变化,同时研究了热解过程中硫含量的变化。结果表明:热解过程以400℃和700℃为分界点,主要分为3个阶段,热解过程中有H_2O、CO_2、CH_4等小分子气体以及脂肪族分子逸出。部分噻吩会被氧化为砜基逸出,高温状态下还会被氧化成磺酸、亚磺酸类物质。CO_2气氛能促进硫的释放,并使开始热解温度提前,其包含的含硫化合物主要是磺酸和砜类有机硫化物。升温至1 000℃时,与He气氛相比,CO_2气氛下硫逸出百分比和失重百分比都较高。